БУДК 621.3.011.7
БК 31.211
Е83
Е83
Ёсикадзу, Иида.
Занимательная физика. Электрические цепи. Манга. / Ёсикадзу Иида (ав2тор),
Ямада Гарэки (худож.); пер. с яп. Клионского А. Б. — М. : ДМК Пресс,
IS016. — 240 с. : ил. — (Серия «Образовательная манга»). — Доп. тит. л. яп. —
BN 978‑5‑97060‑163‑1.
Эта книга написана с целью дать возможность читателям, приступающим к изучению
электрических цепей получить радость от этого процесса. В книге парочка
персонажей из параллельного мира ‑ Фьюз и Космо, постепенно узнают много нои
пвого, бросая вызов задачам с использованием электрических цепей: от постоянного
еременного тока до генерации и передачи электроэнергии. Автор стремится к
в тому, чтобы читатели, сопереживая этим героям и испытывая вместе с ними удосольствие
от решения задач, тоже не уступали им, а повышали свой уровень матерства.Цель
книги ‑ заинтересовать школьников, студентов и просто любителей физинки
изучить теорию электрических цепей. Эти базовые знания дадут толчок к дальейшему
пониманию мира электротехники, умных сетей электроснабжения и космической
энергетики.
УДК 621.3.011.7ББК 31.211
By Manga de Wakaru Denki Kairo (Manga Guide: Electric Circuits)
Original Japanese edition
Yoshikazu Iida (Author), Gareki Yamada (Illustrator) and
Pulse Creative House (Producer)
Published by Ohmsha, Ltd.
Russian language edition copyright © 2016 by DMK Press
Translation rights arranged with Ohmsha, Ltd.
3‑1 Kanda Nishikicho, Chiyodaku, Tokyo, Japan
Все права защищены. Никакая часть этого издания не может быть воспроизведена в люнибой
форме или любыми средствами, электронными или механическими, включая фотографировам
е, ксерокопирование или иные средства копирования или сохранения информации, без письенного
разрешения издательства.
ISBN 978‑4‑274‑06795‑2 (яп.) Copyright © 2010 by Yoshikazu Iida and Pulse Creative House Co., Ltd.
ISBN 978‑5‑97060‑163‑1 (рус.)
© Перевод, оформление, издание, ДМК Пресс, 2016
Стр.5
СОДЕРжанИЕ
Глава 1. ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО?
1. Природа электричества ....................................................10
Атомное ядро и электроны..................................................................................19
Электростатическая индукция ............................................................................19
2. Проявления электричества ................................................21
Глава 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1. Последовательная цепь ....................................................28
Схема соединений (монтажная) и принципиальная схема ....................39
2. Параллельная цепь ........................................................40
3. Закон Ома ...................................................................41
Основа основ - «закон Ома» ...............................................................................41
Принципиальная схема и её расчёт ...............................................................42
Лекция 1 мастера Ёта. Общее сопротивление ...........................................43
4. Эквивалентные схемы ......................................................56
Лекция 2 мастера Ёта. Расчёт эквивалентных схем .................................58
5. Правила Кирхгофа .........................................................60
Фундамент теории электрических цепей ......................................................60
Дополнительная информация ................................................73
Электрическая энергия (электроэнергия) .....................................................73
Электрическая проводимость............................................................................73
Мост Уитстона .........................................................................................................73
Теорема наложения .............................................................................................. 74
Глава 3. ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. Электромагнитная индукция ...............................................76
2. Синусоидальный переменный ток ........................................81
VI
Стр.7
3. Среднее и действующее значения тока ..................................83
Смысл действующего значения........................................................................93
Расчёт действующего значения ........................................................................94
Определение действующего значения ..........................................................94
Лекция 3 мастера Ёта. О векторах и комплексных числах ...............100
4. Полное сопротивление и полная проводимость ..................... 101
Индуктивность ........................................................................................................113
Индуктивное сопротивление ............................................................................115
Электрическая ёмкость .......................................................................................117
Ёмкостное сопротивление ................................................................................118
5. Векторы и разность фаз .................................................. 121
6. Мощность пере менного тока ............................................ 135
Как выразить мощность переменного тока? ............................................... 145
Связь между мощностью, полным сопротивлением и коэффициентом
мощности ................................................................................................................ 148
Векторное выражение мощности ................................................................... 149
Лекция 4 мастера Ёта. Мощность переменного тока .............................151
Дополнительная информация .............................................. 157
Резонансные цепи ................................................................................................ 157
Теорема об активном двухполюснике (теорема ТевененаГельмгольца*)
....................................................................................................... 157
Глава 4. ЦЕПИ ТРЁХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. Выгоды трёхфазного переменного тока ............................... 162
Причина использования трёхфазного переменного тока .................... 164
2. Подключение трёхфазного переменного тока ........................ 165
Звёзды и многоугольники ................................................................................ 165
3. Изучаем трёхфазный переменный ток с помощью векторов ........ 166
Оператор поворота .............................................................................................. 166
Почему проводов три? ....................................................................................... 167
4. Трёхфазный переменный ток при соединении фаз звездой
и треугольником .......................................................... 168
Соединение фаз «звездой» и «треугольником» ....................................... 168
Соединения «звезда-звезда» и «звезда-треугольник» ........................... 169
VII
Стр.8
Очень просто! Соединение фаз источника «треугольником» ............. 179
5. Мощность трёхфазного тока .......................................... 181
Лекция 5 мастера Хиудзу. Трёхфазный переменный ток ................... 188
Дополнительная информация .............................................. 194
Вращающееся магнитное поле ....................................................................... 194
Инвертор .................................................................................................................. 196
Глава 5. ЭЛЕКТРОГЕНЕРАЦИЯ И ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧА
Лекция 6 мастера Ёта. Электрогенерация и электропередача ......... 202
Дополнительная информация .............................................. 209
Умные сети электроснабжения ...................................................................... 209
Технология передачи электроэнергии на сверхвысоких частотах .. 210
Технология сверхпроводимости .................................................................... 210
Системы космической солнечной электрогенерации ............................211
Электрогенерация термоядерного синтеза ................................................. 212
Топливные элементы ......................................................................................... 213
Солнечная электрогенерация .......................................................................... 213
Ветровая электрогенерация ............................................................................. 214
Тепловой насос .................................................................................................... 215
Светодиодное освещение.................................................................................. 215
Интернет по линиям электропередач .......................................................... 215
Основные понятия ............................................................................................... 217
Лекция 7 мастера Ёта. Термины теории электрических цепей ....... 217
Основные понятия ......................................................................................... 217
Практические термины ............................................................................... 218
Символы греческого алфавита ................................................................. 219
Единицы измерения, используемые для электрических цепей ..220
Обозначения, используемые на электрических схемах ................. 221
Эпилог ........................................................ 223
Предметный указатель ...................................... 228
VIII
Стр.9