- •1 Електричне поле
- •1.1 Короткі відомості про будову|споруду| матерії
- •Елементарні частинки|частки| і їх електромагнітне поле – особливий вид матерії
- •Хімічні зв'язки в молекулах і кристалах
- •Зонна діаграма твердого тіла
- •1.2 Закон кулона. Напруженість електричного поля
- •1.3 Робота при переміщенні заряджених частинок в електричному полі
- •1.4 Провідники в електричному полі
- •1.5 Електричний струм|тік| в провідниках
- •1.6 Розрахунок електричних ланцюгів|цепів| постійного струму|току| Схеми эаміщення електричних ланцюгів
- •1.7 Закони кірхгофа
- •Перший закон Кірхгофа
- •Другий закон Кірхгофа
- •1.8 Метод контурних струмів |токів|
- •2 Магнітне поле та магнітні ланцюги|цепи|
- •2.1 Робота при переміщенні проводу із|із| струмом|током| у|проводу| магнітному полі. Магнітний потік і потокозчеплення
- •2.2 Індуктивність і взаїмоіндуктивність
- •2.3 Обчислення індуктивності
- •Індуктивність котушки|катушки|
- •2.4 Магнітні властивості речовини. Закон повного|цілковитого| струму|току|
- •3 Електричні ланцюги постійного току
- •3.1 Структура електричних ланцюгів
- •3.2 Одноконтурні лінійні електричні ланцюги
- •3.3 Багатоконтурні лінійні електричні ланцюги
- •Контрольні запитання
- •4 Електричні ланцюги змінного струму
- •4.1 Генерування синусоїдальних електричних величин
- •4.2 Прості лінійні електричні ланцюги синусоїдального струму
- •Контрольні запитання
- •5 Асинхронні машини
- •5.1 Призначення і будова асинхронних машин
- •5.2 Робота трифазної асинхронної машини у режимі двигуна
- •5.3 Асинхронні виконавчі двигуни і тахогенератори
- •6 Синхронні машини
- •6.1 Призначення і будова синхронних машин
- •6.2 Робота трифазної синхронної машини у режимі генератора
- •6.3 Призначення і будова машин постійного струму
- •Контрольні запитання
- •7 Основи електроніки
- •7.1 Електричний струм у напівпровідниках.
- •7.1.1 Класифікація речовин за провідністю
- •Отже, швидкість рекомбінацій
- •7.1.2 Струми власних напівпровідників
- •Густина повного струму дрейфу у власному напівпровідникові
- •7.2 Домішкові напівпровідники
- •7.3 Дифузія носивїв заряду у напівпровідниках
- •7.4 Визначення та класифікація електричних переходів
- •7.4.1 Електронно-дірковий перехід без зовнішнього електричного поля
- •7.4.2 Електронно-дірковий перехід із зовнішнім джерелом напруги
- •7.5 Вольт-амперна характеристика ідеалізованого р-п-переходу
- •7.6 Ємнісні властивості p-n-переходу
- •7.7 Пробій р-п-переходу
- •7.8 Перехід метал – напівпровідник
- •8 Генератори синусоїдальних коливань
- •8.1. Підсилювачі безперервних сигналів
- •8.1.1 Принцип роботи підсилювача безперервних сигналів на лампі
- •8.2 Типова принципова схема підсилювача безперервних сигналів на тріоді
- •8.3 Вибір робочої точки і способи створення напруги автоматичного зсуву
- •8.4 Фізичні процеси в підсилювачі при підсиленні імпульсних сигналів
- •8.5 Типова схема підсилювача імпульсних сигналів на пентоді
- •8.6 Підсилювачі зі зворотним зв'язком
- •8.6.2 Вплив зворотного зв'язку на характеристики підсилювача
- •9 Транзистори
- •9.1 Визначення транзистора
- •9.2 Напівпровідникові підсилювачі
- •10 Cпрямляючі пристрої
- •11 Мікроелектроніка та цифрова техніка
- •11.1 Основні терміни і визначення в мікроелектроніці
- •11.2. Особливості інтегральних схем як нового типу напівпровідникових приладів
- •11.3 Класифікація інтегральних мікросхем
- •11.4 Система умовних позначень інтегральних мікросхем
- •11.5 Загальна характеристика цифрових інтегральних мікросхем
- •11.5.1 Елементарні логічні операції
- •11.5.2 Характеристики і параметри цифрових інтегральних схем
- •11.5.3 Класифікація цифрових інтегральних схем
- •11.6 Тригери
- •Основи електроніки, автоматики та
- •Основи електроніки, автоматики та цифрової техніки
- •65016, Одеса, вул.Львівська, 15
1.3 Робота при переміщенні заряджених частинок в електричному полі
Розглянемо|розглядуватимемо| вільну частинку|частку| з|із| позитивним зарядом Q у рівномірному електричному полі.( рис.1.8.) Ця частинка|частка| переміщатиметься по напряму|направленню| сили, що діє на неї Fэ. При переміщенні частинки|частки| на шляху|колії| l між точками|точками| 1 і 2 здійснюється:|скоює
Рис. 1.8 - Вільна заряджена частинка в рівномірному
електричному полі
Враховуючи формулу (1.2), виразимо|виказуватимемо| роботу через напруженість електричного поля Е:
.
Робота по переміщенню зарядженої частинки|частки| здійснюється|скоює| в результаті|унаслідок| силової взаємодії частинки|частки| в зовнішньому полі. Чисельно вона пропорційна|пропорціональна| напруженості поля і величині заряду.
Робота вважається за позитивну, якщо заряджена частинка переміщається по напряму сил поля. Якщо переміщення викликається|спричиняє| дією сторонніх сил проти|супроти| напряму|направлення| сил електричного поля, робота вважається за негативну|заперечну|.
Аналогічні виводи|висновки| можна виконати|проробити| і для нерівномірного поля, визначаючи роботу при переміщенні зарядженої частинки|частки| між точками|точками| 1 і 2 як суму елементарних значень роботи dA, здійснюваною|скоювати| на кожному нескінченно малому відрізку шляху|колії| dl, в межах якого напруженість поля можна вважати за постійну :
,
де En – проекція| вектора напруженості поля на напрям|направлення| руху зарядженої частинки|частки|.
Припустимо|передбачатимемо| тепер, що заряджена частинка|частка| рухається|суне| по замкнутому шляху|колії| 1-4-2-5-1.
Коли частинка рухається по ділянці 1-4-2, те переміщення її в напрямі від точки 1 до точки 2 збігається з напрямом сил поля, отже, здійснюється позитивна робота А1.2; при русі по ділянці шляху 2-5-1 сили поля направлені проти руху і робота А1.2 негативна.
Загальне|спільне| значення роботи А на замкнутому шляху|колії| 1-4-2-5-1 дорівнює нулю|нуль-індикатору|:
(1.4)
Невиконання цієї умови означало б, що є|наявний| замкнутий шлях|колія|, уздовж|вздовж| якого робота позитивна.
У такому разі|в такому разі| відкрилася|відчиняла| б можливість|спроможність|, не поповнюючи|доповнювати| енергії електричного поля, набути необмеженого значення позитивної роботи. Що суперечило|перечило| б закону збереження|зберігання| енергії. Звідси слідує|прямує| рівність
Але|та| робота на шляху|колії| 2 -5 -1 чисельно рівна і протилежна по знаку тій роботі, яка була здійснена при русі зарядженої частинки|частки| по тому ж шляху|колії|, але|та| у зворотний бік, тобто
|цебто|
Обидва шляхи (1-4-2 і 1-5-2) вибрано довільно. Звідси витікає, що робота, що здійснюється силами поля при переміщенні зарядженої частинки між двома точками , не залежить від вибраного шляху, а визначається положенням початкової і кінцевої точок шляху (1 і 2), тобто|цебто| відстанню l.
Кількість роботи залежить не тільки|не лише| від величин, що відносяться до поля (Е, l ), але і від заряду частинки|частки| (Q). Тому з енергетичної точки зору поле уздовж|вздовж| даного шляху|колії| характеризується роботою, що приходить на одиницю заряду :
Це відношення|ставлення| називається електричною напругою|напруженням|.
Електрична напруга|напруження| є енергетична характеристика поля уздовж|вздовж| даного шляху|колії| з|із| однієї точки|точки| в іншу, якою оцінюється|оцінює| можливість|спроможність| здійснення роботи при переміщенні заряджених частинок|часток| між цими точками|точками|.
Неважко знайти зв'язок напруженості рівномірного поля з|із| напругою|напруженням| між двома будь-якими точками|точками| :
(1.5)
Одиниця електричної напруги|напруження|
Застосовуються також похідні від вольта|вольт-ампера|:
1 кіловольт (кВ|) = 103 В;
1мілівольт| |(мВ|) = 10-3 В;
1 мікровольт (мкВ|) =10-6 В.
Враховуючи, що робота, що здійснюється|скоює| при переміщенні зарядженої частинки|частки| в електричному полі, залежить від положення|становища| початкової і кінцевої|скінченної| точок шляху|колії|, для розрахунків можна ввести|запроваджувати| енергетичну характеристику поля в кожній точці|точці|, чисельне значення якої є|з'являється| функцією положення|становища| точки|точки|. Такою характеристикою є|з'являється| електричний потенціал -.
Припустимо|передбачатимемо|, що пробна частинка|частка|, що має заряд Q, розташована|схильна| в точці|точці| 1 електричного поля ( див. рис. 1.9.) і отже, знаходиться|перебуває| під дією сили Fэ . Електричне поле діє на цю частинку подібно до того, як діє поле тяжіння, тобто|цебто| частинка|частка| має потенційну енергію А1.
При переміщенні зарядженої частинки|частки| з|із| точки|точки| 1 в точку|точку| 2 здійснюється|скоює| робота А, пов'язана з дією тієї ж сили Fэ.|
Роботу А1.2 потрібне розглядати як спад потенційної енергії зарядженої частинки|частки| при переміщенні її між вказаними точками|точками|. Отже, потенційна енергія в точці|точці| 2.
Відношення|ставлення| потенційної енергії зарядженої частинки|частки|, поміщеної в дану точку електричного поля, до величини її заряду називається електричним потенціалом поля в цій точці|точці| :
.
Таким чином, напруга|напруження| між двома точками|точками| електричного поля дорівнює різниці потенціалів поля в цих точках|точках|:
(1.6)
Аналогічні міркування можна привести, розглядаючи|розглядувати| заряджену частинку|частку| в точках 2 и 3| і в інших точках поля.
Потенційна енергія зарядженої частинки|частки| в електричному полі зменшується при переході від точки|точки| до точки|точки| по напряму|направленню| ліній напруженості. Вона стає рівною нулю|нуль-індикатору| за межами електричного, де сила Fэ = 0.
За наявності електричного поля нескінченної|безконечної| протяжності сила Fэ дорівнює | нулю|нуль-індикатору| в нескінченності. При зворотному переміщенні зарядженої частинки|частки| проти|супроти| сили взаємодії її з|із| електричним полем потенційна енергія зростатиме за рахунок роботи зовнішньої неелектричної сили.
Потенційна енергія може бути визначена відносно якого -небудь| рівня, прийнятого за початковий.
При теоретичних дослідженнях за початковий потенціал приймають потенціал нескінченно видаленої|віддаленої| точки поля, де він дорівнює нулю|нуль-індикатору| ( = 0) . В цьому випадку потенціал будь-якої точки поля чисельно дорівнює роботі, яка могла бути здійснена в електричному полі при переміщенні частинки|частки|, одиницею заряду, що володіє, з|із| даної точки|точки| в нескінченність.
При вирішенні практичних завдань|задач|, що відносяться до електричної установкам, зазвичай|звично| вважають|гадають| початковими потенціал землі|грунту|, який приймають рівним нулю|нуль-індикатору|.
Потенціал електричного поля змінюється від точки до точки. Разом з тим в полі можна виділити ряд точок, що мають однаковий потенціал. Геометричне місце точок, що мають однаковий потенціал, називається поверхнею рівня потенціалу, називається поверхнею рівня потенціалу, або эквіпотенціональною поверхнею.
У електричному полі будь-якої конфігурації лінії напруженості і эквіпотенціональні| поверхні перетинаються під прямим кутом. У цьому неважко переконатися, розглядаючи|розглядувати| в эквіпотенціональній| поверхні біля деякої точки|точки| а в будь-який нескінченно малий відрізок шляху|колії|( рис.1.9, б).
Згідно|згідно з| визначенню еквіпотенціональної| поверхні , робота при переміщенні зарядженої частинки|частки| уздовж|вздовж| будь-якого шляху|колії|
А1.2 = дорівнює нулю|нуль-індикатору|. Ця умова виконується тільки|лише| в тому випадку, якщо|у тому випадку , якщо| вектор напруженості поля в точці|точці| а направлений|спрямований| перпендикулярно|перпендикуляр| до відрізка dl ( електрична сила діє в напрямі|направленні|, перпендикулярному|перпендикуляр| переміщенню частинки|частки|).
Звідси витікає, що еквіпотенціональні| поверхні рівномірного поля – площина|площина|,
Рис.1.9 - Лінії напруженості і еквіпотенціальні лінії електричного поля.
перпендикулярні|перпендикуляр| до ліній напруженості (рис.1.9, а), а поля одиночного точкового|крапкового| (рис.1.9., б).
За допомогою силових і потенційних ліній (эквіпотенціональна| лінія - слід эквіпотенціональної| поверхні ) виявляється|опиняється| можливим наочно|наглядний| зобразити|змальовувати| картину зарядженого тіла - сферичні поверхні, центр яких збігається з|із| центром тіла електричного поля.