О непостоянстве…

В этом параграфе мы поговорим о том, какой бывает ток. А бывает он, собственно, постоянный и не постоянный, то есть - переменный.

Постоянный - это тот, который в батарейке. У нее на одном контакте написано "+", на другом "-". Если к батарейке подключить нагрузку - да хоть ту же лампочку - ток в ней всегда потечет от "+" к "-". И никогда - обратно. В этом то и есть его постоянство =)

Переменный ток у нас в розетке. Каждую сотую долю секунды полярность (то есть, расположение "+" и "-") любой розетки изменяется на противоположную. Таким образом, за одну секунду полярность успевает поменяться аж 100 раз! Соответственно, и ток в нагрузке 50 раз в секунду течет в одну сторону, 50 раз - в другую.

Если говорить по научному, то надо нарисовать график:

На этом графике изображена зависимость направления тока и его силы от времени. Время идет по горизонтали - то есть по оси X. Ток изменяется по вертикали, то есть его мы откладываем по оси Y. В крайней левой точке ток и время равны 0, то есть, это - точка отсчета.

Нажимаем на кнопочку - время пошло =) Ток тоже пошел, "туда", то есть - в положительном направлении. Его сила постепенно увеличивается. Через 0,005 с эта сила становится максимальной, после чего начинает плавно уменьшаться. Еще через 0,005 с, то есть, в точке 0,01 с, она уменьшается до 0. В этот момент происходит смена полярности. Далее сила тока начинает снова возрастать, но течет он уже в обратную сторону. То есть, его направление отрицательно. В точке 0,015 с сила тока становится максимальна (по модулю), и начинает уменьшаться. Еще через 0,005 с, в точке 0,02 с, она опять становится нулевой. Все начинается по новой.

Только что мы рассмотрели один период переменного тока.

Период - это то время, за которое ток успевает из нуля мотнуться сначала до упора вверх, вернуться в ноль, мотнуться до упора вниз и снова прийти к нулю. Иными словами - это время, за которое ток совершает одно полное колебание.
Период обозначается T, измеряется в секундах (с)

Соответственно, чем быстрее ток сделает это одно колебание - тем короче будет период. А чем короче период - тем больше периодов успеет пройти за одну секунду. То есть - тем больше будет частота колебаний. Понятие "частота" встречается в электронике просто повсюду, поэтому - о ней подробнее.

Частота - от слова "часто". То есть, она характеризует, насколько часто происходит какой-то процесс. В нашем случае - насколько часто происходят колебания тока.
Частота обозначается F, измеряется в Герцах (Гц). Если за секунду проходит 50 колебаний, то мы скажем: частота переменного тока равна 50 Гц.

Частота обратно пропорциональна периоду. Справедливы две формулы:

F = 1/T
T = 1/F

Иными словами, чем больше период, тем меньше частота. Это и понятно, ведь чем период длиннее, тем меньше таких периодов "влезет" в секунду.

В Герцах измеряются абсолютно все частоты, не только в электронике, но и в механике и прочих отраслях физики. Например, частота вращения колеса. Для больших частот, пользуются кратными приставками. Поэтому, наряду с Герцем, есть килогерц, мегагерц, гигагерц.

На слух, человек может различать звуковые колебания с частотой 20 Гц … 20 кГц.
Радиотрансляция ведется, начиная с сотен килогерц.
Частоты телевизионных каналов лежат в диапазоне от 40 до 900 МГц.
Сотовая связь работает на частотах от 450 МГц - 1,8 ГГц.
Процессор современных компьютеров лопатит данные с частотой более 3 ГГц.
На подобных и даже еще более высоких частотах работают радиолокационные станции…
Далее располагаются частоты инфракрасных лучей, затем - видимого света, далее - ультрафиолетовые и рентгеновские лучи. Их частоты настолько велики, что трудно даже представить, что что-либо может так быстро колебаться. А вот может ведь! Иначе, как бы Вы читали этот текст… :)

Вот таков расклад частот в нашем мире. В общем. В дальнейшем мы, конечно, будем говорить о различных диапазонах частот более подробно.

В электронике слово "частота" употребляется, в основном, применительно к колебаниям электрического тока. Чтобы обработать при помощи электроники какие-то другие, не электрические колебания, надо предварительно преобразовать эти другие колебания в электрические. Иначе - никак. Например, чтобы "поймать" радиостанцию, надо преобразовать в электрические колебания электромагнитные волны, приходящие от передатчика. Этим преобразованием занимается антенна. Когда мы говорим по телефону - микрофон в телефонной трубке преобразует звуковые колебания нашей речи опять таки - в колебания тока в телефонной линии.

С другой стороны, электрические колебания человек может "пощупать", разве что, схватившись за два несчастных гвоздя в розетке. Если же, по какому - то проводу передается музыка или последние известия (то есть - колебания звукового диапазона), то чтобы послушать их, нам надо преобразовать электрические колебания в звуковые. То есть - поставить динамик. Динамик, в отличие от микрофона, преобразует в другую сторону - электрические колебания он делает звуковыми. Трубка телевизора - тоже преобразователь. Она делает "видимым" видеосигнал.
А вот антенна в этом смысле - универсальна. Она может преобразовывать в обе стороны. Поэтому, в радиотелефонах всего одна антенна. Она одновременно работает и на прием и на передачу.