Электричество шаг за шагом

Москва, 2019

Рудольф Сворень

Электричество
шаг за шагом

УДК 621.31
ББК 31.2

 
С25

 

 
 
Сворень Р. А..

С25 
Электричество шаг за шагом. – М.: ДМК Пресс, 2019. – 460 с.: ил. 

 

ISBN 978-5-97060-604-9

В книге весьма подробно и в то же время очень доступно рассказано об электричестве 

и его использовании в энергетике и связи.

Используя 400 специально разработанных иллюстраций, автор рассказывает об истории 

изучения электричества, о сложившихся основных системах постоянного и переменного 
тока и о той важной роли, которая досталась электричеству в энергетике нашего мира.

Рудольф Анатольевич Сворень – автор многих популярных книг о физике и 

электронике, известный научный журналист, радиоинженер и кандидат педагогических 
наук, много лет проработавший в редакции журнала “Наука и жизнь” заместителем 
главного редактора.

 
 
                    УДК 621.31

 
 
ББК 31.2

   

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы 

то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев 
авторских прав.

Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность 

технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную 
точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

                                                                      © Сворень Р. А., 2012
                                                                  © Рисунки, Крупнов В. Н., Тарасова А. Л., 
                                                                             Мельников Е. В., 2012

                                © Оформление, Фонд "Наука и жизнь", 2012

ISBN 978-5-97060-604-9                           © Издание, ДМК Пресс, 2019

ГЛАВА 1. Десять важных предупреждений

Взяв в руки новую книгу, мы довольно часто не читаем предисловие или, в лучшем случае, быстро полистав его, начинаем всё же с 
основных разделов. Очень хочется, чтобы читатель отошёл от этой 
технологии — наше предисловие не случайно названо первой главой, 
оно само есть важный раздел книги, который должен облегчить знакомство со всеми последующими главами. Если, конечно, вы решитесь 
на это знакомство. 

Т-1. Очень может быть, что читателю эта книга совершенно не 
нужна. Вряд ли найдутся в наше время люди, которые не сталкивались с 
электричеством, — куда ни посмотришь, оно помогает нам, работает на 
нас. Электричество — это яркий свет в домах и тысячи разных станков 
на заводах, это телевизор и телефон, компьютер и электропоезд метрополитена. Если где-нибудь на далёкой планете тамошние астрономы 
наблюдают за нами в свои телескопы, то они видят, как на тёмной половине Земли появляются, а через какое-то время медленно гаснут загадочные световые пятна. Это наши города миллионами включённых 
электрических ламп встречают ночь и постепенно засыпают. 
А ведь ещё каких-то сто лет назад электрическая лампочка считалась сложным физическим прибором, чудом науки и техники. 
Несколько поколений исследователей и инженеров, приручавших 
электричество, сделали так, что пользоваться электроприборами легко и просто, — для этого не нужны какие-либо специальные знания. 
Тронул пластмассовый рычажок выключателя — и в комнате стало 
светло, включил телевизор — и по зелёному полю забегали футболисты 
в синих и оранжевых майках, нажал кнопку в лифте — и он послушно 
повёз тебя на нужный этаж. А что там при этом происходит, как работает электричество, что именно оно делает в телевизоре, в лифте или в 
электрической лампочке, — об этом можно и не задумываться. Наше 
дело простое: знаешь, какую кнопку нужно нажать, и достаточно.
Действительно, нельзя же объять необъятное. У нас на службе огромное многообразие аппаратов, приборов, машин, и совсем не обязатель

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ШАГ ЗА ШАГОМ
4

но знать, как всё это устроено и как работает. Зашёл в самолёт, сел в 
кресло, пристегнул ремень — и лети спокойно, не спрашивай у стюардессы, чем отличается реактивный двигатель от поршневого или как 
называются страны, над которыми полетит самолёт. Научился нажимать на педали и управляться с рулем автомобиля — садись и двигай, 
нечего выяснять, как устроены дисковые тормоза или бензонасос. Даже 
на компьютере можно прекрасно работать, абсолютно не понимая, как 
именно он превращает лёгкое нажатие на клавиши в сложные преобразования рисунков, чисел или слов.
Эта книга сравнительно подробно рассказывает об электричестве, о 
том, как люди с ним познакомились, как изучили повадки электричества, заставили его работать на себя. Будет кое-что рассказано и о том, 
как устроены электрические приборы и машины, где и как добывают 
электрическую энергию, как передают её в наши дома и на заводы. 
А чтобы вы могли воспринимать всё это с пониманием сути дела, мы 
начнём с рассказов о физической природе электричества и его ближайшего родственника — магнетизма. 
Вполне вероятно, что читатель не проявляет интереса ко всем этим 
подробностям и ему, возможно, не стоит тратить на них время. Так что 
подумайте, может быть, лучше из приличия полистать книжку и решительно отложить её в сторону, честно признавшись: это не для меня.
Т-2. В то же время есть немало людей, которым не обойтись без 
знакомства с электричеством, и книга поможет сделать в этом деле 
первые шаги. Тот, кто выберет электрические процессы и машины своей профессией, непременно должен будет изучить электричество подробно, до мелочей, и сделать это можно только с помощью серьёзных 
учебников. Книги, подобные этой, могут оказаться полезным предисловием к учебнику — они начинаются с «нулевой отметки», то есть предполагают, что вы вообще ничего не знаете про предмет. Поэтому книга 
вводит вас в существо дела постепенно, рассказывает обо всём хоть не 
очень строго, но зато простым языком, приучает к терминам, готовит к 
будущему  детальному изучению электричества. 
Т-3. Многие получат от знакомства с электричеством реальную 
пользу, хотя напрямую с ним не связаны. Книжка может оказаться полезной и для тех, кто не выбрал электричество основной профессией, с 
ним в своей работе наверняка столкнётся шофёр, сварщик, строитель, 
врач, геолог, космонавт, металлург, словом, люди самых разных профессий. Им книжка может дать некоторый объём основных знаний, позволяющих потом по мере надобности вникать в детали.
Т-4. Кое-что об электричестве полезно знать даже тем, кто терпеть не может точные науки и совершенно не интересуется техникой. Вполне вероятно, что желание познакомиться с электричеством 
появится и у того, кому это знакомство вроде бы и не нужно. Психологи 

ГЛАВА 1. Десять важных предупреждений
5

ВК
1

Человек с давних времён интересуется нашим миром, пытается 
понять, как в нём всё устроено. 
Много тысяч лет главной движущей силой этого интереса было 
применение новых знаний для 

улучшения своей трудной жизни — изобретения тех времен, 
добывание огня, колесо, капканы, парусные лодки. Электричеством стали серьёзно заниматься 
лет 500 назад, а основные откры
тия и их применение начались 
ещё через 300 лет. Сегодня мы 
знаем важнейшую роль электричества в природе и технике, без 
этих знаний не может быть создана никакая картина мира.

экспериментально определили, что на шкале наших жизненных ценностей на очень высоком уровне находятся знания. Доказано, что потребность в знаниях связана с так называемыми безусловными рефлексами, 
которые передаются по наследству с древнейших времен. Знать окружающий мир — потребность столь же сильная, как жажда или чувство 
голода. Она наверняка появилась в далёком-далёком прошлом, когда 
сама жизнь человека зависела от его знаний — от того, как он умеет 
охотиться, добывать пищу, уходить от опасностей.
Вот почему мы чувствуем какой-то дискомфорт, какое-то явное 
не удобство, если не имеем хотя бы самых общих представлений об 
окружающем мире, об основах наук и технологий, об основах жизни 
общества. Человеку любой профессии, с любым уровнем образования 
нужна, как принято говорить, картина мира, пусть не очень подробная, 
но без серьёзных пробелов. Не случайно во многих американских университетах даже гуманитариям — будущим юристам, историкам, литераторам — в небольших дозах преподают точные науки. Для них даже 
специальные учебники есть, например «Физика для поэтов».
Книжка, которую вы сейчас держите в руках, позволит, как уже говорилось, почерпнуть наиболее важные сведения об электричестве и, 
хочется верить, поможет даже неподготовленному читателю ликвидировать «электрическое белое пятно» в его картине мира.
Т-5. Предлагаемая читателю книга, так сказать, многоэтажна, в 
ней, в частности, есть тематические этажи, разные по уровню сложности. Если вы решились на знакомство с электричеством и готовы дви

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ШАГ ЗА ШАГОМ
6

ВК
2

Эту книгу в каком-то смысле можно назвать многоэтажной, в ней, по сути дела, три 
рассказа об электричестве, 
связанных и в то же время 
самостоятельных. Самый доступный, видимо, это «Весёлый конспект» (ВК), который 
вы сейчас смотрите. Следующий этаж — основной книжный текст, в котором 21 глава 
и 240 разделов Т, чаще всего 
объёмом 0,5—3 страницы 
каждый. Их дополняют рисунки Р со сравнительно 
подробными, 
как 
говорят 
редакторы, с расширенными 
подрисуночными подписями.

гаться дальше по страницам этой книги, то вам прежде всего полезно 
будет узнать, как она устроена. 
Нужно сразу сказать — электричество для человека область непривычная: с механикой или с тепловыми процессами люди знакомы много тысячелетий, а электричеством всерьёз стали заниматься всего лет 
триста назад. Ко всему ещё основные электрические процессы скрыты 
от нас, чтобы судить о них, нужно понимать, что происходит в невидимых электрических мирах. Можно прекрасно собрать велосипед, не 
зная теории механизмов и машин, можно ловко пилить дрова, не зная 
теории резания, но вряд ли поймёшь, как работает какая-нибудь электрическая машина, если не знаешь основ электротехники, если не построил для себя хоть какой-то теоретический фундамент. Значительная 
часть книги как раз и посвящена построению такого фундамента. 
Есть люди, которые к слову «теория» относятся с пренебрежением. 
А ведь это несправедливо. Теория — это сконцентрированный опыт миллионов исследователей, собранные, приведённые в систему правильные 
решения, отброшенные в сторону бессчётные ошибки. Теория — это 
молниеносные мысленные эксперименты вместо долгих и дорогостоящих опытов «в металле», быстрый выбор правильного ответа вместо 
бесконечного слепого перебора и гадания. Теория — это кратчайший 
путь к нужному практическому результату. Прекрасно сказал об этом 
великий итальянский физик Энрико Ферми: «Нет ничего практичнее 
хорошей теории».
В этой книге теоретический материал имеется во всех её главах. 
В каждой главе есть некоторое количество сравнительно небольших 
разделов, они имеют сквозную нумерацию по всей книге и обозначаются буквой «Т» — от слова «теория». Конечно же, эти разделы не очень 
похожи на теорию в истинном высоком смысле этого слова, теорию, 
насыщенную математикой, охватывающую весь комплекс вопросов, 

ГЛАВА 1. Десять важных предупреждений
7

ВК
3

Книга написана на нескольких разных языках: на 
привычном русском языке, 
на языке схем, на языке графиков, на языке простейших 
математических формул и 
других. Каждый из них посвоему рассказывает о важных и не всегда простых 
электрических процессах и 
объектах. Языки эти развиваются уже много лет и достигли высокого совершенства, в книге, разумеется, 
представлены 
простейшие 
их фрагменты. Понять хотя 
бы в общих чертах эти языки — значит сделать самый 
важный шаг в знакомстве с 
электричеством.

связанных с темой. Основной текст книги — это очень краткий и по возможности предельно упрощённый пересказ некоторых элементов теории, так что теорией его можно называть только условно. Более того, 
если слово «теория» пугает вас, то можно считать, что обозначение «Т» 
идёт от слова «текст».
В разделы Т входят рисунки, они обозначаются буквой «Р» и имеют свою собственную нумерацию, тоже сквозную, от начала книги до 
конца. На рисунке может быть несколько фрагментов с отдельными номерами, на них даётся ссылка в тексте подробной подписи к рисунку, а 
иногда и в основном тексте книги. Так, например, ссылка Р-18.2 означает «Второй рисунок-фрагмент на рисунке Р-18».
На рисунках помещены и формулы — как основные, так и расчётные, вспомогательные. Ссылка на формулу выглядит точно так же, как 
и ссылка на фрагмент рисунка. В формуле обозначение в скобках возле 
той или иной величины говорит о том, в каких единицах она в данном 
случае должна быть выражена. Заметьте: чтобы не пугать читателя, из 
основного текста почти все формулы перенесены на рисунки, так что 
текст можно читать спокойно, не прерываясь, а к формулам обращаться, когда захочется или когда это понадобится. 
Чтобы помочь читателю при разборе рисунков, обозначенных буквой «Р», кроме обычных подробных подписей к ним на самих рисунках, 
в своего рода голубых рамках произвольной формы помещены пояснения к некоторым особо важным процессам и деталям. Рисунки Р подобраны и скомпонованы так, что они как бы образуют самостоятельную 
сюжетную линию книги, это своего рода сжатый конспект основного 
текста — просматривая эти рисунки, можно освежить в памяти уже 
прочитанные разделы. К сожалению, рисунки не удалось расположить 
так, чтобы они всегда находились в той части текста, который должны 
пояснять. Но, пользуясь ссылками и подробным оглавлением (в конце 

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ШАГ ЗА ШАГОМ
8

ВК
6

Пользоваться 
электрическими приборами и аппаратами широкого потребления 
(светильники, 
кофеварки, 
приёмники, телевизоры и др.) 
совсем просто, и для этого, 
вроде бы, не нужны какие-то 
знания о самом предмете — 
об электричестве. Однако 
многие люди, даже если их 
профессия 
напрямую 
не 
связана с электричеством, 
стараются понять, что представляет собой это скрытое 
от нас чудо природы и как 
можно наладить с ним хотя 
бы самые простые деловые 
отношения.

Так бывает нечасто, но всё 
же бывает: в вашей квартире 
неожиданно гаснет свет. Конечно, на этот случай надо бы 
иметь фонарик, получающий 
электричество от батарей, и 
самое главное, нужно знать, 
где его искать. Но и без него 
человек, знакомый с тем, как 
электричество 
вводится 
в 
квартиру, 
сумеет 
быстро 
определить, в какой комнате 
произошло короткое замыкание, заставившее сработать 
автоматы-выключатели.

Одна из самых известных 
профессий электричества — 
оно создаёт свет, освещает 
наши жилища и улицы городов. Рядовая электрическая 
лампочка накаливания вот 
уже более ста лет выпускается и всё ещё продаётся, 
несмотря на низкий коэффициент полезного действия 
(к.п.д., иногда пишут КПД). 
Лампочка, видимо, прельщает своей простотой и надёжностью, но бывает, что в ней 
происходит короткое замыкание цепи обрывками сгоревшей нити.

ВК
5

ВК
4

ГЛАВА 1. Десять важных предупреждений
9

ВК
7

Электричество при определённых условиях может травмировать живой организм, 
изменить ход биохимических 
процессов, нарушить нормальную работу отдельных 
органов. Беспечное отношение к электричеству, незнание правил безопасности при 
работе с ним может привести 
к трагическим последствиям. 
Достаточно вспомнить, что 
ток всего в 50 миллиампер, 
попавший в область сердца, 
сбивает ритм сигналов, определяющих его работу, и через несколько секунд может 
привести к полной остановке 
сердца. 

книги) разделов текста Т и рисунков Р, можно быстро находить рисунки 
Р, помогающие чтению основного текста, или, наоборот, просматривая 
эти рисунки, находить связанные с ними разделы текста.  
Работая над книгой, автор, как правило, прежде всего думает о том, 
кто её будет читать, строит, как принято говорить, модель читателя. В 
данном случае получилось несколько разных моделей, и автор пытался приспособить книгу для каждой из них. Тот, кто будет пользоваться 
книгой как учебником для самообразования, найдёт в основном тексте 
(разделы Т) последовательное изложение основ электротехники, по 
структуре оно близко к серьёзным учебникам. Этим разделам помогают основные рисунки (Р) со своими довольно подробными подписями, 
они делают каждый рисунок Р в значительной мере независимым рассказом, с которым можно познакомиться отдельно. 
А ещё есть в книге около трёхсот особых рисунков (их можно назвать юмористическими) тоже с подробными подписями, все вместе 
они образуют своего рода весёлый конспект основного текста. Этот распределённый по всей книге самостоятельный раздел так и называется: 
«Весёлый конспект», он сокращённо обозначается ВК, и его рисунки также имеют свою нумерацию. Рисунки ВК помогают понять некоторые 
непростые электрические и магнитные явления, работу электрических 
машин, они будут полезны прежде всего тем, кому страшновато браться за сложное дело. Герои «Весёлого конспекта», как могут, стараются 
показать, что страшного ничего нет, что во всем можно разобраться и 
что не нужно бояться науки об электричестве. 
И действительно — не нужно бояться. 
Т-6. Читатель может в различной последовательности знакомиться с разделами книги. Лучше всего, конечно, действовать старым способом — начать книгу с начала и, последовательно продвигаясь, пройти её 
до конца. Но может случиться, что читатель не дотерпит до окончания 

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ШАГ ЗА ШАГОМ
10

ВК
8

Мы вначале признаём электричество как нечто реальное, 
когда оно начинает действовать, например, нагревает 
нить лампочки и заставляет 
её светиться или приводит 
в движение электропоезда. 
В этих примерах начинают 
действовать особые электрические силы, которые, как мы 
увидим, есть в каждом атоме, 
но часто себя не показывают. 
Следующий рисунок ВК напомнит о школьных опытах, 
заставивших действовать эти 
электрические силы.

«основного курса» и начнёт знакомиться с материалами, которые как-то 
связаны с реальными электрическими машинами и аппаратами. Или, 
предполагая трудности с освоением теории, начнёт с более лёгких иллюстративных материалов, например с рисунков Р. Или начнёт с того, 
что пройдёт с начала до конца весь «Весёлый конспект» (ВК) с его достаточно подробными поясняющими текстами. Все эти варианты вполне 
допустимы, как, впрочем, и любые другие, — был бы результат. 
Т-7. Книга написана на нескольких разных языках, освоить их — 
значит сделать самый важный шаг в изучении электричества. Беседуя 
с друзьями, читая книгу или слушая радио, мы пользуемся обычным 
нашим разговорным языком и даже не думаем, какую огромную роль 
сыграл он в человеческой истории, как объединил людей для совместного труда, для борьбы со стихиями. Более того, придумав разговорный язык как средство связи, средство общения, человек стал мыслить 
словами, создавать на их основе общие понятия, оперировать ими, размышлять — стал человеком разумным. Если бы не язык, то мы с вами 
сейчас, скорее всего, прыгали бы с ветки на ветку где-нибудь в джунглях 
Экваториальной Африки. 
Внимательно наблюдая за самим собой, нетрудно убедиться, что мы 
в основном мыслим словами. Стоит вам подумать: «Я иду в школу», — и 
где-то в глубине слышатся слова: «Я и-ду в шко-лу». Английский мальчик о том же самом подумает так: «Ай гоу ту тзэ скул»; немецкий мальчик: «Их гее ин ди шуле»; вьетнамский: «Той ди хап». 
Каждый человек думает словами, думает на том языке, на котором 
говорит. И не случайно преподаватели иностранных языков считают, 
что вы только тогда по-настоящему изучили язык, когда начали мыслить на нём так же, как и на своём родном. А физиологи установили, 
что человек решает житейские задачи, просто недоступные животным,