Также не заглядывая в учебник, можно сразу ответить на вопрос, куда движется сгусток полей, или, как его иначе называют, электромагнитная волна? Движется он туда, куда направлен вектор количества движения, а направлен он перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы напряженности электрического поля и магнитной индукции. Можно сказать и иначе. Векторы напряженности электрического поля и магнитной индукции в электромагнитной волне всегда направлены перпендикулярно направлению ее движения, а заодно и перпендикулярно друг другу. Говорить о реальности описанного процесса не приходится. Именно так осуществляются телевизионные и радиопередачи.
Трансформатор
Похоже, что наш рассказ об электрической (теперь, наверное, следует сказать электромагнитной) энергии подходит к концу. Энергия эта сосредоточена в электромагнитном поле. Электрическая и магнитная составляющие этого поля способны взаимно переходить друг в друга. При этом энергия передается от электрического поля магнитному и от магнитного поля электрическому. Все это подтверждено огромным количеством опытов и лежит в основе принципа действия всевозможных приборов и устройств. Известно также, что количество энергии, приходящееся на 1 см3 пространства, заполненного магнитным полем, пропорционально квадрату магнитной индукции. Все точно так же, как было в случае электрического поля. Возьмите катушку с проводом и подсоедините концы этого провода к источнику переменного электрического напряжения. По проводу потечет ток, тоже переменный. Переменный ток образует вокруг катушки переменное магнитное поле, а переменное магнитное поле вызовет появление электрического поля, которое, в свою очередь, создаст между концами провода переменную разность потенциалов. Эта переменная разность потенциалов получила свое специальное название: эдс самоиндукции. В любой момент времени эдс самоиндукции равна по величине и противоположна по знаку эдс внешнего источника. Поэтому если сопротивлением провода, из которого намотана катушка, можно пренебречь, энергия в такой системе не тратится. Происходит периодический обмен. Сначала за счет энергии, забираемой от внешнего источника, образуется окружающее катушку магнитное поле. Затем это магнитное поле начинает убывать (напоминаем, ток переменный) и накопленная в нем энергия возвращается в источник.
На этом явлении основан принцип действия дросселей (катушек индуктивности), включаемых последовательно с хорошо известными всем электролюминесцентными лампами, или, как их называют в быту, лампами дневного света. Задача дросселя — не дать току, протекающему через лампу, превысить некоторое определенное значение. Чем больше ток, тем больше магнитное поле, тем больше эдс самоиндукции. Но эдс самоиндукции имеет противоположный знак и, следовательно, вычитается из напряжения источника. Увеличение тока сопровождается уменьшением напряжения на лампе и соответственно уменьшением тока. При самопроизвольном уменьшении тока все происходит наоборот.
Примерно то же самое происходило бы в том случае, если последовательно с лампой дневного света включить обычный проводник, обладающий сопротивлением. Но при этом часть электрической энергии, получаемой от сети, преобразовывалась бы в тепло. А зачем нагревать атмосферу? Зимой еще куда ни шло, а летом? Дроссель тем и хорош, что в нем энергия почти не затрачивается и ни во что не преобразовывается. В течение какого-то промежутка времени (говорят, в течение полупериода) энергия забирается из сети и расходуется на образование магнитного поля. В течение другого какого-то промежутка времени (вторая половина периода) магнитное поле сходит на нет, а накопленная в нем энергия возвращается обратно в сеть. Все получается очень хорошо, только уж очень гудят эти дроссели.
Теперь проделайте такой опыт. Поместите в магнитное поле катушки с переменным током еще одну такую же точно катушку. Что произойдет? Да ничего нового. Магнитное поле создает в обеих катушках, если они находятся в одинаковых условиях, одинаковые эдс. Только эдс первой катушки называется эдс самоиндукции, а эдс второй катушки — просто эдс индукции.
Казалось бы, ничего нового не происходит. В первой катушке электрическая энергия от источника переменного напряжения преобразуется в энергию магнитного поля, а во второй катушке энергия магнитного поля снова превращается в электрическую энергию.
Такая конструкция из двух катушек называется трансформатором. Для того чтобы обе катушки, или, как говорят, обе обмотки, трансформатора находились по возможности в одинаковых условиях, внутрь катушек помещают металлический сердечник, который сосредоточивает в себе магнитное поле, не дает ему «расползаться». Где только их нет, этих трансформаторов! Начиная с огромных, величиной с дом на трансформаторных подстанциях в линиях1 электропередач и кончая крохотными трансформаторчиками карманных радиоприемников.
