Почему у троллейбуса два провода, а у трамвая - один?
Задумывались ли вы над тем, почему у трамваев или у электропоездов один воздушный провод, а у троллейбусов их два?
Собственно, в каждой электрической цепи постоянного тока необходимы два провода, идущих от двух полюсов источника тока.
По одному проводу электрический ток поступает в цепь, а по другому он обязательно должен вернуться обратно в источник.
У трамваев и электрических поездов в сущности тоже два провода. Но вторым из них (обратным) служат рельсы. Ток по ним возвращается на электростанцию или подстанцию.
Это вполне реальное явление. Чтобы создать непрерывный и возможно лучший проводящий путь для обратного тока и чтобы уменьшить его утечку в землю, принимаются специальные меры.
В трамвайных линиях стыки рельсов сваривают, а на электрифицированных железных дорогах в стыках между рельсами делают проводящие медные соединители. На питающих тяговых подстанциях один из полюсов соединяется с воздушными проводами, а другой — с рельсами посредством отсасывающего кабеля.
А чтобы ток по пути не растекался в землю, рельсы стараются лучше изолировать от грунта — применяют крупнозернистый балласт, устраивают водоотводы, а шпалы пропитывают веществами, не содержащими металлических солей (не проводящими электричества).
Что же касается троллейбусов, то хорошо проводящих металлических рельсов у них нет. А использовать землю в качестве обратного провода нельзя, потому что колеса вагонов изолированы от нее резиновыми шинами. Вот почему здесь приходится делать два провода и соединять с ними вагон двумя «усами» — токоприемниками.
Случается, что у троллейбуса отскочит токоприемник. Остановится ли вагон, если связь нарушится не с обоими проводами, а только с одним? И имеет ли значение, с каким именно? Конечно, не имеет — ведь ток в цепи электродвигателей прекратится в каком бы месте не разомкнулась цепь.
Своеобразно построены электрические цепи и в автомобиле. От его генератора и батареи аккумуляторов к лампам, запальным свечам и др. проведено лишь по одному проводу. Обратно к источнику ток возвращается через металлический корпус машины или, как говорят автомобилисты, через массу. Однако для этого на обоих концах — у источника и у потребляющих приборов — другой полюс должен быть хорошо присоединен к этой массе.
Военные связисты применяли однопроводные полевые телефонные линии. На обоих концах линии один из полюсов заземлялся, и вторым проводом служила земля.
Правда, потом оказалось, что при таком способе можно через землю подслушать телефонные разговоры. Для этого надо вдоль линии закопать два чувствительных электрода и во много раз усилить «пойманные» токи. Значит и здесь обратные токи, идущие через землю, — вещь совершенно реальная.
Ток всегда идет по замкнутой и непрерывной электрической цепи
Ток возникает в результате движения свободных зарядов (обычно электронов), которые находятся внутри определенного проводящего материала в электрической цепи. В замкнутой электрической цепи заряд электронов всегда движется от отрицательного полюса к положительному полюсу.
Ток всегда идет по замкнутой и непрерывной цепи проводников, обычно проводов, протянувшихся от одного полюса источника электроэнергии до другого.
Ток по проводникам распространяется с чрезвычайно большой скоростью — с такой же, как и свет: Чему равна скорость тока
Перед вами на столе светится электрическая лампочка. Откуда идет ток? Проследите весь путь его от полюса до полюса. Он подается с генераторов электростанции, находящейся, быть может, за десятки или сотни километров от вашего города — сначала по воздушной линии, потом по подземным кабелям.
От ввода в ваш дом провода с током поднялись по лестничной клетке, вошли в вашу квартиру. Проследите дальше, как от квартирного ввода ток по проводу направился вдоль коридора, ответвился в вашу комнату, прошел вдоль стены через штепсельную розетку и шнур и наконец попал в лампочку и произвел в ней свою работу.
А дальше? По другому проводу ток ушел обратно к квартирному вводу, а затем, пройдя десятки километров, вернулся на электростанцию, к другому полюсу генератора. Без этого не будет замкнутой цепи — не будет и тока.
Электрические реки
Поток электроэнергии по металлическим проводам и кабелям — это своего рода «электрические реки», русла которых умело проложены человеком. Но обратите внимание на их характерное отличие от обычных водяных рек.
На географической карте маленькие реки сливаются между собой и образуют все более широкую и полноводную реку. Мощная же «электрическая река», наоборот, подходя к местам потребления, разветвляется на все более мелкие речки и ручейки, подводящие энергию к многочисленным потребителям электроэнергии.
В большом городе поток электроэнергии растекается по его районам, улицам, домам, квартирам или по заводам, цехам и отдельным станкам и машинам.
Ценность металлических каналов электроэнергии состоит в том, что они не только передают ее на большие расстояния, но и распределяют, направляют, подводят в каждое нужное место, к тысячам и миллионам ламп, двигателям, нагревателям и т. д.
И не только это. В электротехнике строятся разнообразные и часто очень сложные электрические цепи и схемы. Прежде чем дойти до потребителей, ток испытывает сложные превращения, проходит через многочисленные приборы: выключатели, переключатели, реле, магнитные пускатели, сопротивления, электромагнитные катушки, трансформаторы, электронные приборы. Между этими элементами электрической цепи установлена определенная и часто весьма сложная электрическая связь, объединяющая их для выполнения поставленной задачи.
Эта связь между элементами электрических цепей и схем также осуществляется металлическими проводами и кабелями. Проводящие пути тока бывают очень сложными, и при построении электрических цепей и схем возникает много интересных вопросов, ответы на которые смотрите в статьях из нашего научно-популярного тематического раздела - Про электричество для чайников