Основи електротехніки Тема 2 План 1.Загальні визначення та

Основи електротехніки Тема 2

План 1.Загальні визначення та основні закони 2. 2. Видатні вчені в області електротехніки. 3. Загальне поняття про електричне поле та фізичні величини. 4. Загальне поняття про магнітне поле і магнітні величини

1.Загальні визначення та основні закони

Вступ Електротехніка – це галузь науки і техніки, яка розглядає закони електрики, електронних схем і електромагнітних явищ та їх застосування. Ця наука сформувалася в кінці 19 століття після переходу телеграфу і електропостачання на комерційну основу. Зараз вона включає в себе безліч підрозділів: енергетику, електроніку, систему контролю та управління, обробку сигналів і телекомунікації.

Основні етапи виникнення електротехніки Важливе значення мала зміна енергетичної бази виробництва і транспорту: парова енергія була замінена електричною, почалась електрифікація, склалась технологія отримання, передачі та приймання електроенергії. У 1867 р. німецький винахідник В. Сіменс сконструював електромагнітний генератор із самозбудником, яким за допомогою обертання провідника у магнітному полі можна було отримати і виробляти електричний струм. У 70-ті роки було винайдено динамо-машину, яку можна було використовувати не тільки як генератор електроенергії, а і як двигун, що перетворює електричну енергію у механічну. Уже через десять років у США Т. Едісон створив перший сучасний генератор (1883). Він виготовив у 1891 р. і трансформатор, що вирішило проблему передачі електроенергії на значну відстань. Промислові підприємства перестали бути прив´язаними до енергетичної бази. Виробництво електроенергії було організовано на особливих підприємствах — електростанціях.

Впровадження у виробництво електродвигунів збільшувало швидкість верстатів, підвищувало продуктивність праці й створювало передумови для автоматизації виробництва. У 1884 р. англійський інженер Ч. Парсонсон винайшов багатоступеневу парову турбіну, а в результаті її поєднання в єдиний агрегат з динамо-машиною було створено турбогенератор. Уже в 1896 р. на Ніагарській гідроелектростанції було встановлено винайдену гідравлічну турбіну. Виникли нові галузі промисловості — електрохімія, електрометалургія, електричний транспорт. З´явились двигуни внутрішнього згорання, які працювали від енергії, отримуваної при згоранні парів бензину (Н. Отто) і нафти (Р. Дизель). У 1885 р. було побудовано перший автомобіль (Г. Даймлер, К. Бенц).

Двигун внутрішнього згорання став широко застосовуватись у всіх галузях промисловості й транспорту, прискорив механізацію сільського господарства. У 1906 р. в США з´явились трактори з двигунами внутрішнього згорання. Застосування їх в окремих господарствах американських фермерів розпочалось у 1907 p., масове ж виробництво було освоєно лише в роки Першої світової війни. Однією із провідних галузей стала електротехніка. Винахід лампи розжарювання з вугільним стержнем у скляній колбі російським вченим О. Лодигіним (1873) і електродугової лампи — росіянином Г. Яблочковим (1875) сприяли поширенню електричного освітлення. Воно стало застосовуватись на великих підприємствах, у великих містах. Електричне освітлення поступово почало витісняти газове.

Наприкінці XIX ст. набула широкого розвитку така галузь електротехніки, як техніка засобів зв´язку. Удосконалювалась апаратура дротяного телеграфу, почалось використання телефонного зв´язку (винахідник телефону — американець А. Белл (1876)). Перша телефонна станція в США була збудована у 1877 р., на початку 80-х років вони з´явились майже у всіх містах європейських країн. У 1889 р. А. Строуджер запатентував автоматичну телефонну станцію. З 1895 р. поширювалось використання радіо, яке сконструював російський вчений О. Попов.

В останні десятиліття з електротехніки виділилася промислова електроніка з трьома її напрямками: інформаційне, енергетичне і технологічне, які з кожним роком набувають все більшого значення в прискоренні науково-технічного прогресу. У розвитку електротехніки умовно можна виділити наступні шість етапів 1. Становлення електростатики (до 1800 р.) До цього періоду належать перші спостереження електричних і магнітних явищ, створення перших електростатичних машин і приладів, дослідження атмосферного електрики, розробка перших теорій електрики, встановлення закону Кулона, зародження електромедіціни.

2. Закладка фундаменту електротехніки, її наукових основ (1800 - 1830 рр..) Початок цього періоду ознаменований створенням «вольтова стовпа» - першого електрохімічного генератора, а слідом за ним «величезної особливої батареї» В. В. Петрова, за допомогою якої їм була отримана електрична дуга і зроблено багато нових відкриттів. Найважливішими досягненнями цього періоду є відкриття основних властивостей електричного струму, законів Ампера, Біо - Савара, Ома, створення прообразу електродвигуна, першого індикатора електричного струму (мультиплікатора), встановлення зв'язків між електричними і магнітними явищами.

3. Зародження електротехніки (1830-1870 рр.) Самою знаменною подією цього періоду стало відкриття М. Фарадеєм явища електромагнітної індукції, створення першого електромашинного генератора. Розробляються різноманітні конструкції електричних машин і приладів, формулюються закони Ленца і Кірхгофа, створюються перші джерела електричного освітлення, перші електроавтоматичні прилади, зароджується електровимірювальна техніка. Однак широке практичне застосування електричної енергії було неможливо через відсутність економічного електричного генератора.

4. Становлення електротехніки як самостійної галузі техніки (1870-1890 рр.). Створення першого електромашинного генератора з самозбудженням (динамомашини) відкриває новий етап у розвитку електротехніки, яка стає самостійною галуззю техніки. У зв'язку з розвитком промисловості, збільшенням міст виникає гостра потреба в електричному освітленні, починається будівництво «домових» електричних станцій, що виробляють постійний струм. Електрична енергія стає товаром, і все більш гостро відчувається необхідність централізованого виробництва та економічної передачі електроенергії на значні відстані. Вирішити цю проблему на базі постійного струму було не можливо через неможливість трансформації постійного струму.

Значним стимулом до впровадження змінного струму з'явився винахід «електричної свічки» П. Н. Яблочкова та розробка ним схеми дроблення електричної енергії за допомогою індукційних котушок, що представляли собою трансформатори розімкнутої магнітною системою. Однак однофазні двигуни були непридатні для цілей промислового електроприводу. Одночасно розробляються способи передачі електричної енергії на великі відстані за допомогою значного підвищення напруги ліній електропередач. Подальшому розвитку електричного освітлення сприяло вдосконалення електричних машин і трансформаторів; в середині 80-х рр.. почалося серійне виробництво однофазних трансформаторів із замкнутою магнітною системою (М. Дері, О. Блаті, К. Ціперновский).

Ідея П. Н. Яблочкова про централізоване виробництво розподілу електроенергії, втілюється в життя, починається будівництво центральних електростанцій змінного струму. Однак розвиток виробництва вимагав комплексного вирішення складної науково-технічної проблеми: економічної передачі електроенергії на далекі відстані та створення економічного і надійного електродвигуна, що задовольняв би вимогам промислового електроприводу. Ця проблема була успішно вирішена на основі багатофазних, зокрема трифазних систем.

5. Становлення і розвиток електрифікації (з 1891 р.) Найважливішою передумовою розробки трифазних систем з'явилося відкриття (1888 р.) явища обертового магнітного поля. Перші багатофазні двигуни були двофазними. Трифазна система виявилася найбільш раціональною, оскільки мала ряд переваг як перед однофазними колами, так і перед іншими багатофазними системами. У розробку трифазних систем великий внесок зробили вчені та інженери різних країн. Але як буде показано далі, найбільша заслуга належить М. О. Доліво-Добровольському, що зумів надати своїм роботам практичний характер, створив трифазні синхронні генератори, а також асинхронні двигуни і трансформатори.

Широке застосування змінного струму зажадало теоретичного осмислення і математичного опису фізичних процесів, що відбуваються в електричних машинах, лініях електропередач, трансформаторах. Розширюються дослідження явищ в колах змінного струму за допомогою векторних і кругових діаграм. З розвитком великих енергосистем і збільшенням дальності електропередач виникла серйозна науково-технічна проблема забезпечення стійкості паралельної роботи генераторів електростанцій, яка була вирішена вітчизняними та зарубіжними вченими. Теоретичні основи електротехніки стають базою навчальних дисциплін у вузах і фундаментом наукових досліджень у галузі електротехніки.

Зростання потреби в постійному струмові (електрохімія, електротранспорт та ін.) викликав необхідність у розвитку перетворювальної техніки, що призвело до зародження, а потім бурхливого розвитку промислової електроніки. Електротехніка стає базою для розробки автоматизованих систем управління енергетичними та виробничими процесами. Створення різноманітних електронних, особливо мікроелектронних пристроїв дозволяє суттєво підвищити ефективність автоматизації процесів . 6. Зародження і розвиток електроніки (перша чверть XX ст.)

Швидкий розвиток мікроелектроніки зумовив виникненню нової галузі науки і техніки - інформатики. Вже на початку 80-х рр.. як у нашій країні, так і за кордоном стали виготовляти мікропроцесори і мікроЕОМ в одному кристалі. Все це дало величезний ефект у підвищенні надійності, зниженню габаритів і споживаної енергії мікроелектронних пристроїв, що використовуються в різних виробничих процесах, автоматизованих систем управління, на транспорті, в побутових пристроях.

Електротехніка базується на таких законах як : ЗАКОН ОМА. Закон Ома - відкритий у 1826 році, це фізичний закон, що визначає зв'язок між напругою, силою струму і опором провідника в електричному колі. Названий на честь його першовідкривача Георга Ома. Рівняння (формула) : I= U/R Ом - опір провідника, між кінцями якого при силі струму 1 А виникає напруга/

Закон Ома є фундаментальним законом електротехніки, без якого не можна обійтися при розрахунку електричних ланцюгів. Взаємозв'язок між падінням напруги на провіднику, його опором і силою струму легко запам'ятовується у вигляді трикутника, треба просто закрити шукану величину, а дві інших змінні складуть формулу для її знаходження

Перший Закон Кірхгофа Названий на честь німецького фізика Г. Р. Кірхгофа (1824-1887). Насправді їх навіть два. Перший фундаментальний закон встановлює зв'язок між сумою струмів, спрямованих до вузла з'єднання (позитивні), і сумою струмів, спрямованих від вузла (негативні). Визначення: Алгебраїчна сума струмів у будь-якому вузлі будь-якого кола дорівнює нулю. Рівняння (формула) :

Другий Закон Кірхгофа Закон встановлює зв'язок між сумою електрорушійних сил і сумою падінь напруги на опорах замкнутого контура електричного кола. Струми, співпадаючі з довільно обраним напрямом обходу контура, вважаються позитивними, а не співпадаючі - негативними. Алгебраїчна сума падінь напруги в будь-якому замкнутому контурі кола дорівнює алгебраїчній сумі ЕРС, діючих вздовж цього ж контура.

Закон повного струму один з основних законів електромагнітного поля. Встановлює взаємозв'язок між магнітною силою і величиною струму, що проходить через поверхню. Під повним струмом розуміють алгебраїчну суму струмів, що пронизують поверхню, обмежену замкнутим контуром. Намагнічена сила, уздовж контура дорівнює повному струму, що проходить крізь поверхню, обмежену цим контуром. Закон повного струму.

Правило, що дозволяє визначити напрям магнітного поля, залежний від напряму електричного струму. При збігу поступального руху буравчика з протікаючим струмом напрям обертання його руків'я вказує на напрям магнітних ліній. Або при збігу напряму обертання руків'я буравчика з напрямом струму в контурі поступальна хода буравчика вказує напрям магнітних ліній, що пронизують поверхню, обмежену контуром. Правило Буравчика

Правило, що дозволяє визначити напрям електромагнітної сили. Якщо долоня лівої руки розташована так, що вектор магнітної індукції входить в неї (витягнуті чотири пальці співпадають з напрямом струму), то відігнутий під прямим кутом великий палець лівої руки показує напрям електромагнітної сили. Правило лівої руки

Правило, що дозволяє визначити напрям наведеної ЕРС електромагнітної індукції. Долоню правої руки розташовують так, щоб магнітні лінії входили в неї. Відігнутий під прямим кутом великий палець поєднують з напрямом руху провідника. Витягнуті чотири пальці вкажуть напрям індукованої ЕРС. Правило правої руки

Закон електромагнітної індукції Закон електромагнітної індукції, закон Фарадея - Максвелла - Ленца закон, який встановлює взаємозв'язок між магнітними і електричними явищами. ЕРС електромагнітної індукції, в контурі чисельно дорівнює і протилежна по знаку швидкості зміни магнітного потоку крізь поверхню, обмежену цим контуром. Формула електромагнітної індукції:

2. Видатні вчені в області електротехніки

Шарль Оґюстен Кулон

На честь французького вченого була названа одиниця електричного заряду - кулон (Кл), введена в практику в 1881 році.

Алессандро Джузеппе Вольт

Сконструював першу електричну батарею — Вольтів стовп Винайшов і сконструював перше хімічне джерело постійного електричного струму, електричну батарею, ряд електричних приладів (конденсатор, електрофор, електроскоп); відкрив явище взаємної електризації різнорідних металів при їх контакті. На його честь названо одиницю напруги

Ампе́р Андре́-Марі́

Створив першу теорію, яка виражала зв'язок електричних і магнітних явищ. Амперу належить гіпотеза про природу магнетизму, яка відіграла велику роль у розвитку вчення про електромагнітні явища: магнітні властивості тіл зумовлені наявністю в тілах молекулярних електричних струмів. Ампер запровадив у фізику поняття електричний струм; його ім´ям названа одиниця струму — ампер.

Георг Сімон Ом

в 1881 р., на міжнародному конгресі електриків в Парижі, вирішено було назвати його ім'ям тепер загальноприйняту одиницю електричного опору («один ом») . Найбільш відомі роботи Ома стосувалися питань про проходження електричного струму і привели до знаменитого «закону Ома», що зв'язує опір кола електричного струму, напругу і силу струму.

Джеймс Прескот Джоуль

Протягом 1837-1847 рр. Джоуль весь вільний час присвятив різноманітним експериментам з перетворення різних форм енергії — механічної, електричної, хімічної, – в теплову енергію. Він розробив термометри, що вимірювали температуру з точністю до однієї двохсотої градуса, що дозволило йому проводити вимірювання з найкращою для того часу точністю. Під впливом робіт Фарадея Джоуль звернувся до вивчення теплових ефектів струму, результатом чого стало відкриття закону, що називається тепер законом Джоуля.

Густав Роберт Кірхгоф

Відкриття та дослідження - Наукові праці з оптики, електродинаміки, механіки та ін. - Сформулював основні правила для розрахунку струмів та напруг в електричних колах. (Див. Правила Кірхгофа) - Також йому належать роботи з дослідження розряду конденсатора та індукції струмів. В області механіки займався головним чином питаннями деформації, рівноваги та руху пружних тіл, руху рідин. - Головні його праці «Дослідження спектра Сонця та спектрів хімічних елементів» (1861–1862) та «Лекції з математичної фізики» (в чотирьох томах, 1874–1894) відіграли велику роль у розвитку теоретичної фізики

Дже́ймс Клерк Ма́ксвел

Він виготовляв моделі тіл різних форм з желатину і, піддаючи їх деформацій, спостерігав в поляризованому світлі кольорові картини, що відповідали кривим напрямків стиснення і розтягування. Порівнюючи результати своїх дослідів з теоретичними розрахунками, Максвелл перевірив багато старих і вивів нові закономірності теорії пружності, в тому числі в тих випадках, які були занадто складні для розрахунку. Всього він вирішив 14 завдань про напруження всередині порожнистих циліндрів, стрижнів, круглих дисків, порожніх сфер, плоских трикутників, зробивши, таким чином, істотний внесок у розвиток методу фотопружності. Він публікує дві основні роботи по створеній ним теорії електромагнітного поля «Про фізичні силові лінії» (1861—1862) і «Динамічна теорія електромагнітного поля» (1864—1865).

Ге́нріх Рудольф Герц

Перший отримав електромагнітні хвилі, існування яких теоретично передбачено Максвеллом. Дослідження властивостей електромагнітних хвиль, проведені Герцом показали, що ці хвилі підлягають тим же законам, що й світлові. Цим відкриттям підтверджено електромагнітну теорію світла. Одиниця вимірювання частоти Герц названа на його честь.

Павло Миколайович Яблочков Російський електротехнік військовий інженер, винахідник і підприємець. Відомий розробкою дугової лампи (що увійшла в істо- рію під назвою «свічка Яблочкова») та іншими винаходами в області електротехніки.

Свічка Яблочкова Свічка Яблочкова - один з варіантів електричної вугільної дугової лампи, винайдений в 1876 році Павлом Яблочковим.

П. Н. Яблочков сконструював перший генератор змінного струму, який, на відміну від постійного струму, забезпечував рівномірне вигорання вугільних стрижнів за відсутності регулятора, першим застосував змінний струм для промислових цілей, створив трансформатор змінного струму (30 листопада 1876 року, дата отриманняпатенту, вважається датою народження першого трансформатора), електромагніт з плоскою обмоткою і вперше використав статистичні конденсатори в колі змінного струму. Відкриття і винаходи дозволили Яблочкову першому в світі створити систему «дроблення» електричного світла, тобто живлення великої кількості свічок від одного генератора струму, заснованого на застосуванні змінного струму, трансформаторів і конденсаторів.

Михайло Йосиповіч Доліво-Добровольський Винаходи: Асинхронний двигун Фазометр Стрілочний частотомір

Асинхронний двигун Доліво-Добровольського Головна особливість асинхронно- го двигуна Доліво-Добровольсько- го - ротор з обмоткою у вигляді бі- лячої клітки. Він виконав ротор у вигляді сталевого циліндра, а впросвердлені по периферії ка- нали заклав мідні стрижні.

У 1889 році Доліво-Добровольський побудував електричну систему, приз-начену дляпередачі трифазного змінного струму нап-ругою 8500 В, потужністю 220 кВт навідстань 175 км. Він побудував її всього за один рік. У цьому ж році М. О. Доліво Добровольський винайшов трифазний трансформатор. Спочатку це був трансформатор з радіальним розташуванням сердечників. Потім було запропоновано кілька конструкцій так званих «призматичних» трансформа-торів, в яких вдалося отримати більш компактну форму магнітопровода.

Борис Семенович Якобі Головним винаходом Б.М.Якобі було створе- ння першого в світі електродвигуна з без- посереднім оберта- нням робочого валу.

У 1834 році Якобі будує електродвигун, заснований на принципі тяжіння і відштовхування між електромагнітами.

Якобі винайшов ряд приладів для виміру електричного опору, названих їм вольтагометром.

У 1838 році Якобі зробив своє найчудовіше відкриття, а саме відкрив гальванопластику, поклавши початок цілому напряму прикладній електрохімії. Значні успіхи були досягнуті в області телеграфії. Він сконструював телеграфний апарат синхронної дії з безпосередньою (без розшифровки) індикацією в приймачі передаваних букв і цифр і перший в світі букводрукувальний телеграфний апарат.

Попов Олександр Степанович На початку 1895 року Попов зацікавився дослідами Лоджа(що удосконалив когерер і побудував на його основі радіоприймач, за допомогою якого в серпні 1894 року зумів отримувати радіосигнали з відстані 40 м), і спробував відтворити їх, побудувавши власну модифікацію приймача Лоджа.

Попов модифікував свій приймач, поставивши замість чутливого реле телефонні трубки, і літом 1901 року отримав російський привілей № 6066, група XI, з пріоритетом 14 (26) липня 1899 року на нового (лінійно-амплітудний) типа «телеграфного приймача депеш, що посилаються за допомогою якого-небудь джерела електромагнітних хвиль за системою Морзе». Після цього фірмою Дюкрете, що вже випускала в 1898 році приймачі його конструкції, був налагоджений випуск телефонних приймачів.

Лодигін Олександр Миколайович Російський електротехнік, винахідник лампи розжарювання (11 липня 1874).

Лампа Лодигіна Лодигін першим запропонував застосовувати в лампах вольфрамові нитки (у сучасних електричних лампочках нитки розжарення саме з вольфраму) і закручувати нитку розжарення у формі спіралі. Також Лодигін першим став відкачувати з ламп повітря, чим збільшив їх термін служби у багато разів. Іншим винаходом Лодигіна, направленим на збільшення терміну служби ламп, було наповнення їх інертним газом.

3. Електричне коло і його складові частини

Компоненти та характеристики електричних кіл Сукупність пристроїв, що утворюють шляхи для проходжен­ня електричного струму, електромагнітні процеси які можна описати за допомогою понять ЕРС, струму, напруги, називають електричним колом. Графічне зображення електричного кола (див. рис.)

Електричне коло – це сукупність пристроїв, що генерують, передають, перетворюють та споживають електричну енергію. Схема простого електричного кола. Пристрої, призначені для генерування електричної енергії, називаються джерелами електричної енергії, або джерелами живлення, або джерелами електрорушійної сили (ЕРС), або джерелами струму. Джерела живлення бувають: машинні (генератори постійного та змінного струму); електростатичні (хімічні, сонячні, атомні та інші); Пристрої, що споживають електричну енергію, називаються приймачами електричної енергії або навантаженням. Приймачі електричної енергії можуть бути: привідні електродвигуни різних типів; лампи розжарювання, нагрівальні та освітлювальні прилади; електрохімічні та радіотехнічні прилади тощо.

Величини електричного кола

До величин електричного кола належать: електричний струм; напруга на елементах; електрорушійна сила. Електричний струм - це спрямований рух носіїв електричних зарядів. Прийняті позначення: I – сила постійного струму; і – миттєве значення змінного струму; Сила електричного струму визначається кількістю зарядів, що проходять через деяку ділянку поверхні за одиницю часу. Якщо сила струму з часом не змінюється, то струм називають постійним. Сила струму залежить від заряду, який переносить кожна частинка, концентрації частинок, швидкості їх напрямленого руху і площі поперечного перерізу провідника. Відповідно: де q0 - елементарний заряд, який створює струм в провіднику; n - концентрація вільних носіїв зарядів ( кількість зарядів на 1 м3); S - площа поперечного перерізу провідника; - швидкість напрямленого руху вільних носіїв зарядів (швидкість дрейфу), вона дуже мала ( 0,1 мм/с). У СІ [І] = A (Ампер), 1 А = Кл/с. Вимірюють силу струму амперметром.

Напруга – це енергія, яку витрачає кожний електричний заряд у приймачі електричної енергії. Прийняті позначення: U – постійна напруга; u - миттєве значення змінної напруги. Електрична напруга є фізичною величиною, що характеризує роботу електричного поля вздовж заданого шляху й дорівнює лінійному інтегралу напруженості електричного поля вздовж цього шляху. Електрорушійна сила (ЕРС ) – це енергія, яку одержує кожний електричний заряд у джерелі електричної енергії. ЕРС позначають так: Е - постійна ЕРС; е – миттєве значення змінної ЕРС. Електрорушійною силою є фізична величина, яка викликає електричний струм у провідному контурі і дорівнює лінійному інтегралу вектора напруженості вздовж всього контура.

Параметри електричного кола

До параметрів електричного кола належать: опір; ємність; індуктивність; взаємна індуктивність; Опір(R) характеризує спроможність елемента перетворювати електричну енергію на тепло. Інколи замість поняття опору вживається поняття провідності. Ємність (С) характеризує спроможність елемента накопичувати заряди (тобто збуджувати електричне поле). Індуктивність (L) характеризує спроможність елемента збуджувати магнітне поле (перетворювати електричну енергію на магнітне поле). Взаємна індуктивність (М) характеризується впливом індуктивних параметрів один на одного. Властивість середовища, що характеризує його здатність проводити електричний струм, називають питомою провідністю γ. Величина, обернена до питомої провідності, називається питомим опором.

Величина, обернена до опору, називається провідністю. Одиниці виміру провідності – Сіменси (См). Потужність – величина яка характеризує швидкість зміни (перетворення) електричної енергії в часі. Одиниці виміру потужності – Ват (Вт). У загальному випадку кожний реальний елемент має R,L,C. Інколи є можливість обмежитися лише одним параметром. Такі елементи, що мають тільки один параметр, називаються ідеальними. Наприклад, ідеальне джерело живлення має тільки Е, ідеальний опір – тільки R тощо. Елементи електричного кола бувають активними і пасивними. Якщо роботу елемента описують за допомогою поняття параметрів (R,L,C,M), цей елемент – пасивний. Якщо для опису роботи елемента потрібно вживати поняття величини електричного кола (I,U,E), то цей елемент – активний. До активних елементів належать усі джерела живлення та деякі приймачі (акумулятори, двигуни тощо).

Основні графічні позначення

Ідеальне джерело ЕРС Е – електрорушійна сила, Е=const, R0=0 – внутрішній опір Ідеальне джерело струму І = cоnst, Rвн – внутрішній опір, Rвн>>Rзовн. Резистор R Катушка індуктивності L Конденсатор С

Елементи схеми

Електрична схема показує, як відбувається з`єднання елементів досліджуваного кола. В електричній схемі з`єднання елементів утворює гілки, вузли, контури. Елементи схеми: Вузол - точка в якій сходяться не менше трьох струмів (точка розгалуження струмів) Маємо чотири вузли: 1,2,3,4. Вітка (гілка) - частина кола між двома суміжними вузлами, по вітці протікає один струм. Маємо шість віток. Контур - будь-який замкнений шлях, що проходить по кількох вітках. Маємо сім контурів. Незалежний контур - відрізняється від інших (раніше обраних) хоч би однією віткою. У якості одного із можливих варіантів маємо три незалежних контури, які позначені римськими цифрами.

4. Загальне поняття про магнітне поле і магнітні величини

Що таке електромагнетизм? Електромагнетизм - наука, яка займається питанням взаємозалежності магнітних та електричних явищ, наприклад, виникнення магнітного поля при проходженні електричного струму.

Перші кроки у становленні електромагнетизму людство зробило ще задовго до нашої ери. На початку 19 ст. Ерстед, відкрив, що магнітна стрілка рухається при піднесенні неї до провідника зі струмом. Так було встановлено зв'язок між електрикою та магнетизмом. Але кінцеву теорію електромагнетизму змогли визначити лише в 1864 р. Це вдалося Дж. К. Максвеллу.

Електромагнетизм Електромагнетизм – це сукупність магнітних явищ, що виникають від дії електричного струму та вчення про електромагнітні явища. Початок вчення про електромагнітні явища покладено відкриттям Ерстеда. В 1820р Ерстед показав, що проволока по якій тече струм викликає відхилення магнітної стрілки. Ампер (1820р.) видав свої роботи про дію струму на струм або струму на магніт. До 1820р. також відносяться роботи Араго, який помітив, що провід по якому тече струм, притягує до себе магнітні ошурки. Незалежно від Араго, намагнічування сталі та заліза струмом було відкрито Деві.

Магнітне поле Магнітне поле – це один з проявів електромагнітного поля. Магнітне поле створюється рухомими електричними зарядами, а також змінним електричним полем.

Силові лінії магнітного поля Графічно магнітне поле зображають магнітними силовими лініями. Напрямок силових ліній для провідника прийнято визначати за правилом правого гвинта.

Правило правого гвинта Якщо поступовий рух гвинта сумістити з напрямом струму, то обертання гвинта покаже напрям магнітних силових ліній. І навпаки: якщо в котушці напрям струму сумістити з напрямом обертання гвинта, то його поступовий рух покаже напрям магнітного поля.

Величини, що характеризують магнітне поле: Магнітна індукція; Напруженість магнітного поля; Величина магнітного потоку.

Магнітний потік Магнітний потік (Ф) - це потік вектора магнітної індукції крізь певну поверхню

Парамагнітні матеріали. До парамагнітних матеріалів відносять алюміній, олово, хром, марганець, платину, вольфрам, розчини солей та ін.. Відносна магнітна проникність µ в них трохи більше 1. Парамагнетики притягуються магнітами та електромагнітами в сотні тисяч разів менше, ніж феромагнетики.

Діамагнітні матеріали Діамагнітні матеріали до магнітів та електромагнітів не притягуються, а , навпаки відштовхуються; до них відносяться мідь, срібло, золото, свинець, цинк, смола, вода, повітря, більша частина газів. Відносна магнітна проникність µ у них трохи менша 1.

Завдання для самостійної роботи Ознайомитися та записати в зошит наступні слайди

ЛІТЕРНІ ПОЗНАЧЕННЯ ТА ОДИНИЦІ ВИМІРЮВАННЯ ОСНОВНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ ТА МАГНІТНИХ ВЕЛИЧИН

ОСНОВНІ ГРАФІЧНІ ПОЗНАЧЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ В ЕЛЕКТРИЧНИХ СХЕМАХ

Дякую за увагу!