Электротехника. Лекции 1-7
.doc-
Основные понятия, используемые в курсе Электротехника.
-
«Электротехника» изучает способы получения, преобразования и использования электроэнергии в практической деятельности. Условно всё многообразие применения «электротехники» можно разделить на:
- энергетическое, когда электроэнергия затрачивается на производство какого-либо продукта,
- неэнергетическое, связанное с необходимостью передачи, обработки и хранения информации, то есть связанное с решением задач телекоммуникации (связи).
1.2. Электрической цепью называется такое соединение электрических элементов, процессы в котором можно описать с помощью понятий об электрическом напряжении и токе. Примеры электрических цепей:
- электросеть с включёнными в неё приборами,
- телефонный аппарат,
- телевизор,
- карманный фонарик с батарейкой
и прочее.
Не относится к электрическим цепям, например, соединение волноводов и объёмных резонаторов электромагнитных колебаний, поскольку для описания физических процессов требуется составить уравнения электромагнитного поля.
Принципиальной электрической схемой (или, просто, электрической схемой) называется графическое изображение электрической цепи, на котором элементы электрической цепи представлены в виде условных графических обозначений.
1.3. Потенциал точки «к» электрического поля vк (В) показывает, какую работу надо затратить для перемещения единичного заряда в данную точку «к» электрического поля из бесконечности.
1.4. Электрическое напряжение – это понятие, которое относится не к одной точке, а к участку цепи, заключённому между двумя заданными точками. Электрическое напряжение uкн между точками «к» и «н» есть разность потенциалов этих точек:
uкн = vк – vн (В).
1.5. Известны три формы существования электрического тока: ток проводимости (в металлах), ток переноса заряда (в полупроводниках) и ток смещения (в диэлектриках). В дисциплине Эл-ка изучаются токи в металлических проводниках, то есть токи проводимости.
Током проводимости называется упорядоченное движение электрических зарядов (заряженных частиц) в проводящей среде под действием электрического поля. Заряженными частицами являются электроны (то есть отрицательно заряженные частицы). Однако учение об электричестве складывалось в то время, когда не были известны строение атома и электронная природа тока в металлах. В то время условились рассматривать ток как движение положительных зарядов. То есть направление тока противоположно направлению движения электронов. Это соглашение сохранилось до наших дней и принято в современной электротехнике.
Количественной характеристикой тока является сила тока – это количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника в единицу времени:
(А).
1.6. Мгновенная мощность p(t) равна произведению мгновенного напряжения и мгновенного тока.
p(t) = u(t) · i(t) ватт (В) или
p = u · i (В).
1.7. Энергия электрического тока за время t0 равна
джоуль
(Дж).
1.8. Рассмотрим участок электрической цепи, содержащий резистор:
Линейный резистор. Нелинейный резистор.
Резистор – элемент электрической цепи, предназначенный для использования его резистивного сопротивления:
Ом; проводимость:
См (сименс).
Линейный резистор характеризуется наличием линейной вольт-амперной характеристики (ВАХ) i = f(u):
i = u /R.
Сопротивление нелинейного резистора зависит от величины приложенного напряжения (или от тока в нём). ВАХ нелинейного резистора является нелинейной функцией.
Примеры нелинейных резисторов – диод, тиристор прочее.
ВАХ линейного резистора. ВАХ нелинейного резистора.
Нелинейный резистор характеризуется статическим и дифференциальным сопротивлением. Статическое и дифференциальное сопротивления в точке 1:
ПРИМЕР. Пусть дана ВАХ нелинейного резистора
i = 0,5 · u + 0,1 · u2 ,
напряжение в рабочей точке 1 В. Найти статическое и дифференциальное сопротивление.
Решение:
(кОм);
(кОм).
