В цепях, в которые включены какие-либо обмотки, происходят странные вещи. Вот мы их сейчас и пощупаем, только осторожно.
Помните, как мы зажигали неоновую лампочку? Нам тогда, несмотря на опасность этого, пришлось воспользоваться 220 В электросетью. Ничего не поделаешь, напряжение зажигания неонок никак не ниже 60 В. Но вот в этой схеме мы сможем зажечь ее всего-навсего от 4,5. Как вы видите, параллельно лампочке подключена сетевая обмотка трансформатора от магнитолы. Резистор включен для ограничения силы тока, если вы что-то подключите не туда.
При включении цепи ничего не происходит. Напряжение слишком низкое для работы неоновой лампочки. Но при размыкании тока лампа дает короткую вспышку. Это не какая-то виртуальщина - в цепи реально имеет место выброс довольно высокого напряжения. Если вы неудачно возьметесь руками за контакты выключателя, то получите удар током. Невозможно объяснить это явление и работой трансформатора, так как здесь используется всего одна обмотка.
Причина в том, что создать ЭДС в любой обмотке может любое изменяющееся магнитное поле. Не только созданное некоей второй катушкой или двигающимся постоянным магнитом, но и созданное самой же этой обмоткой. И направление ее таково, что она противодействует всяким изменениям силы тока в катушке.
Как и всякое другое физическое явление, самоиндукция имеет и полезные и вредные следствия. Она, например, применяется в простеньких транзисторных бестрансфорамторных преобразователях напряжения. Но в то же время самоиндукция вызывает усиленное искрение и обгорание разных выключателей, контакторов и т.п устройств. Если вы управляете транзистором каким-то устройством, имеющим многовитковую обмотку - реле, электромагнитом, электоромотором, то его выключение создаст ЭДС самоиндукции, которая запросто может пробить транзистор. Но с нею вполне можно совладать. Рискнете нашим экспериментальным транзистором BD136, понадеявшись на свои знания и умения?
Мы сейчас смоделируем систему безопасности, используемую в станках и разном другом оборудовании. Соберите эту схему, расположив ее элементы так, чтобы перед электромотором проходил луч от фонарика, освещающего фоторезистор. Чтобы на фоторезистор не падал свет от других источников, наденьте на него склеенную из бумаги трубку, окрашенную изнутри в черный цвет, и направьте ее на фонарик. Когда фоторезистор освещен, то проходящий через него ток открывает транзистор. Мотор вращается. Если же вы протянете руку к моторчику и перекроете луч света, то мотор будет выключен. Вы ее можете собрать на отдельных деталях и зажимах, ведь почти всё уже использовалось нами в предыдущих опытах. Однако соединений и соединительных проводов понадобится многовато. Так что, наверное, проще будет ее спаять на макетной плате. К транзистору обязательно прикрутите дюралевую пластинку - теплоотвод.
Назначение резистора R2 таково: перекрытие луча от фонарика рукой еще не означает, что фоторезистор погрузится в полнейшую темноту. А значит, хоть и уменьшившийся, но идущий через него фототок будет усиливаться транзистором и поддерживать вращение мотора. Нагрузка же в виде этого резистора приведет к тому, что падение напряжения окажется ниже порога чувствительности транзистора. Кстати, этот постоянный резистор можно заменить нашим переменным в несколько килоом и таким образом регулировать порог освещенности, при котором мотор будет отключаться. Найдите в каком крайнем положении моторчик крутится быстрее, а в каком останавливается. Настройте резистор на максимальные обороты, перекройте свет рукой и плавно вращайте ручку резистора в обратную сторону, добиваясь четкого выключения моторчика.
Какие же меры защиты обеспечат надежность работы этой схемы? Во первых, используем конденсатор С1. При выключении схемы он за счет накопленного заряда будет поддерживать более плавное снижение тока. Да и ЭДС самоиндукции будет непросто коротким импульсом зарядить его до опасного напряжения. Но от выбросов напряжения из-за искрения в щеточно-коллекторном узле моторчика этот конденсатор спасти коллекторный переход транзистора не сможет. Здесь мы используем одну особенность ЭДС самоиндукции - ее полярность противоположна вызвавшему ее питающему напряжению. Подключим параллельно моторчику полупроводниковый диод VD1. Для напряжения питания он включен в обратном направлении и этот ток не проводит. Зато он просто-напросто закорачивает ЭДС самоиндукции, противоположную по направлению. Так что тщательно проверьте полярность диода - она должна быть противоположна питанию. Если вы ее перепутаете, то он закоротит именно питание. При этом моторчик вращаться не будет, а транзистор будет перегреваться.
Если ваша схема будет многократно нормально срабатывать, даже после нескольких включений-выключений питания - значит, вы победили самоиндукцию!