Rekin Yaco... hehehe,
Na wstępie uprzedzam, że pozwolę sobie na duże uproszczenia. Nie chcę wprowadzać niepotrzebnych dla naszego zagadnienia terminów. Zależy mi, aby moja wizja świata kabelkowego została zrozumiana przez osoby mające niewiele wspólnego z tą materią. Niestety przy okazji narażę się na groźby karalne ze strony fizyków. Może dzięki temu łatwiej będzie o dyskusję i wyciągnięcie ostatecznych wniosków lub obalenie moich wywodów.
Zacznę od elektronów i ładunków, samoindukcję zostawimy na deser
Słowem wstępu. Jak większość zapewne pamięta, prąd elektryczny to uporządkowany ruch ładunków - w naszym przypadku są to głównie elektrony. Świetną analogią, jest porównanie prądu elektrycznego do prądu wody, w rurkach
. Ciśnienie wody to napięcie, a ilość przepływającej wody to wartość prądu. Im większa średnica rurek tym szybciej płynie woda, im grubszy przewód tym większe natężenie prądu elektrycznego. Żarówka to odpowiednik zwężki w rurce - niższa moc żarówki odpowiada mniejszemu otworowi w zwężce. Prąd i woda płyną wolniej. Tymczasem elektrony można w miarę dobrze przyrównać do cząstek wody. Proste, prawda? Szkoda, że nie do końca prawdziwe, ale dla naszych potrzeb powinno wystarczyć.
Akumulator - bez wnikania w reakcje chemiczne to takie ustrojstwo, które wytwarza napięcie na swoich wyprowadzeniach. Posługując dość powszechnym i niestety nieco błędnym mniemaniem, uznamy, że na biegunie ujemnym znajduje się nadmiar elektronów, a na dodatnim ich ubytek. Jeżeli teraz podłączymy go do motocykla, będzie próbował "przepchnąć" swoje elektrony przez wszystkie możliwe odbiorniki jakie znajdują się w obwodzie. Załączony rysunek przedstawia taką sytuację. Zakładamy, że stacyjka jest wyłączona, a jedynymi zasilanymi odbiornikami jest zegar i alarm.
Co w takim razie stanie się, po odłączeniu klemy dodatniej? Ano nadmiar elektronów równomiernie rozłoży się w całym układzie, aż do zaniku prądu w odbiornikach. Co ważne prąd w tym czasie będzie tylko malał. Nie ma żadnych przepięć, zmian polaryzacji itp. Brak powodów uszkodzenia czegokolwiek.
Zmiana scenariusza, odłączamy klemę ujemną. Teraz elektrony pozostałe po stronie bieguna minusowego spokojnie spływają do zacisku dodatniego. Była ich dokładnie taka sama ilość, jak przed odłączeniem od zacisku. Znowu nie mamy żadnego wzrostu napięcia czy prądu. Nadal nie mamy żadnej usterki.
Dodatkowo, to co najważniejsze jest odłączone przez stacyjkę. Nie ma możliwości uszkodzenia komputera. No chyba, że ktoś uprze się odłączać akumulator na pracującym silniku, ale to jego sprawa...
Tak naprawdę delikatnie mówiąc, rozminąłem się teraz nieco z prawdą. A dlaczego? Bo przewodniki są przewodnikami dlatego, że posiadają w swojej objętości pewną liczbę elektronów swobodnych. Nie potrzeba ich dodawać. Akumulator nie powoduje powstania ich nadmiaru lub niedoboru po którejkolwiek stronie, a przyłożenie napięcia powoduje ruch będących już w przewodniku elektronów. Znowu analogia do rurek z wodą :mrgreen - po zakręceniu wody pozostaje ona w rurach, mimo, że nie krąży. Ktoś zapyta, a co z elektrostatyką - można przecież naładować ciało jakimś ładunkiem. Tak, ale jest to zjawisko pomijalne przy napięciu rzędu 12V. Może co innego, gdybyśmy mieli akumulatory po kilka kilowoltów...
Można także próbować traktować obwód elektryczny jak kondensator. Tyle tylko, że jego pojemność jest znikoma w stosunku do upływności wnoszonych przez zegarek i alarm. Zgromadzony w niej ładunek jest praktycznie natychmiast przez nie rozładowany i nie jest w stanie nic uszkodzić.
Samoindukcja. Świetna sprawa
Na temat samej indukcji własnej nie muszę nic dodawać, mors napisał co trzeba. Cechą charakterystyczną dla tego zjawiska jest przeciwdziałanie zmianom natężenia prądu (tzw. prawo przekory, Lenza). Przykład - bezpośrednio po podłączeniu do cewki 12 woltowego akumulatora pojawi się na niej napięcie o tej samej wartości, ale przeciwnym zwrocie. W pierwszej chwili nie będzie więc przez nią płynął żaden prąd, aby w późniejszym czasie płynnie wzrastać do maksymalnej wartości. Jest to czas, w którym cewka magazynuje energię w polu magnetycznym. Jeżeli teraz odłączymy źródło zasilania cewka zgodnie z prawem przekory będzie chciała temu zaradzić i rozładuje zmagazynowaną energię. Gromadzenie energii przebiegało dość płynnie, jednak odłączenie akumulatora jest natychmiastowe. Cewka ma dużo mniej czasu na oddanie zgromadzonej energii. Co gorsza, skoro prąd maleje, a dławik ma temu przeciwdziałać to zaindukowana siła elektromotoryczna będzie miała przeciwny zwrot. Znowu analogia do wody - wiadro z kranu napełnia się powoli, ale zawartość możemy wylać natychmiast. Z dużo bardziej spektakularnym efektem.
Czyli mamy napięcie dodatnie na ramie motocykla, a minus tam gdzie przewód od plusa... fajno. I to jeszcze o wartości dochodzącej do kilku kilowoltów. Tyle tylko, że znowu nie ma znaczenia którą klemę odłączyliśmy jako pierwszą. Gwałtownie zniknęło źródło zasilania i cewka oddała energię. Dlaczego więc wielokrotnie odłączamy akumulatory i nic nie pada? Wszystko to dzięki komuś, kto wpadł na genialny w swej prostocie pomysł. Do elementów indukcyjnych w układzie są podłączone tzw. diody gaszące. Nie jest to nic innego, jak zwykła dioda półprzewodnikowa podłączona równolegle do cewki, ale w kierunku zaporowym. W trakcie normalnej pracy, gdy cewka jest zasilana, dioda nie robi nic. Natomiast po odłączeniu zasilania, gdy cewka chce wytworzyć przeciwnie spolaryzowane napięcie zostaje zwarta poprzez diodę. W ten sposób mamy w obwodzie piki o wartości ok. 0.7V, a nie kilku kV. Jest to bardzo skuteczne zabezpieczenie. Kolejność odłączania klem nie ma tu żadnego znaczenia.
W kwestii alarmów - już od dłuższego czasu są wyposażane (przynajmniej te dobre konstrukcje) w diody zabezpieczające, tzw. transile. Są to szybkie zenerki o dużej mocy. Skutecznie zbijają wszelkie przepięcia mogące uszkodzić wejścia centralki alarmowej.
Ufff...