Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву 
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Основные характеристики электрического поляСодержание книги
Поиск на нашем сайте
ГОУ СПО САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ КОЛЛЕДЖ ИНФОРМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ Т.Л. ЕРЕМКИНа ОПОРНЫЕ КОНСПЕКТЫ для студентов по дисциплине «Электротехника»
Санкт-Петербург 2010 Федеральное агентство по образованию ГОУ СПО САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ КОЛЛЕДЖ ИНФОРМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ Т.Л. ЕРЕМКИНа ОПОРНЫЕ КОНСПЕКТЫ для студентов по дисциплине «Электротехника» по разделу «Электрические цепи постоянного тока» Введение
Электротехника изучает электрические и магнитные явления и их практическое применение. Этапы развития электротехники. I 1800 – 1830 – изучение действий электрического тока и различных закономерностей в электрических цепях. II 1831 – 1870 – закон электромагнитной индукции, создание моделей электрических машин. III 1871 – 1890 – создание практических моделей электрических машин, первых электростанций. IV 1891 – до настоящего времени – развитие электроэнергетики.
Электроэнергетика – широкое внедрение электрической энергии во все области промышленности, сельского хозяйства и в быту. Электрическая энергия – тип энергии наиболее распространенный, благодаря следующим преимуществам: 1. Относительно легко электрическую энергию можно получить из других видов энергии. Традиционные источники: механическая энергия, химическая, тепловая, ядерная. Традиционные источники большой мощности наносят вред окружающей среды. Нетрадиционные источники: энергия солнца, ветра, приливов и отливов, геотермальное тепло. 2. Относительно легко электрическую энергию можно передать на большие расстояния с помощью ЛЭП. 3. Относительно легко электрическая энергия распределяется по потребителям различной мощности, а также преобразуется в другие виды энергии. Ток, сопротивление, проводимость Закон Ома для участка
Электрический ток – это направленное движение свободных электрически заряженных частиц под действием сил электромагнитного поля.
I i
постоянный ток переменный ток
Сила тока это заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в единицу времени.
плотность тока j = Сопротивление – свойство проводника преобразовывать электрическую энергию в тепловую. [R] = Ом R =
Закон Ома для участка цепи
I R
Сопротивление металлов увеличивается с ростом t °
α – удельный температурный коэффициент сопротивления. Проводимость – свойство тела проводить электрический ток.
удельная проводимость Резистор ограничивает ток в электрической цепи
10 мм R
Реостат, включенный по схеме потенциометра, позволяет изменять напряжение на нагрузке.
U ВХ U ВЫХ = 0 ÷ U ВХ
Закон Ома для полной цепи Источник электрической энергии преобразует различные виды энергии (тепловую, механическую, химическую и т.д.) в электрическую. Источник обладает электродвижущей силой (ЭДС). ЭДС – это причина, которая устанавливает и поддерживает разность потенциалов на зажимах источника, создает ток в цепи, преодолевая ее внешнее и внутреннее сопротивление.
R U
U0 R0
R – сопротивление внешнего участка цепи (сопротивление нагрузки); R 0 – сопротивление внутреннего участка цепи (внутреннее сопротивление источника). Закон Ома для полной цепи
R П – полное сопротивление цепи.
Электрическая энергия источника равна работе, совершаемой при перемещении зарядов по внешнему и внутреннему участку цепи. Работа, совершаемая на внешнем участке А 2 = U · Q = U·I·t [A] = Дж Полезная работа численно равна электрической энергии, преобразованной потребителем в другие виды энергии. Работа, совершаемая на внутреннем участке А 0 = U 0 · Q = U 0 · I· t Полная работа, совершаемая источником А1 = А2 + А0 = U·I·t = Е ·I·t
Мощность Р – это работа, совершаемая в единицу времени Мощность характеризует скорость преобразования одного вида энергии в другой [ Р ] = Вт. Р 2 – полезная мощность Р 2 = Р 0 – мощность потерь Р 0 = Р 1 – полная мощность Р 1 = В электрической цепи всегда существует баланс мощностей Р 1 = Р 2 + Р 0. Коэффициент полезного действия
ЗАКОНЫ КИРХГОФА Сложной является электрическая цепь, содержащая 2 или больше 2 источников электроэнергии; 2 или больше 2 узлов.
Е1 E2 Е3
R2 R02 R03
Узел – точка электрического соединения 3-х и более ветвей. Ветвь – участок электрической цепи, содержащей один элемент или несколько элементов, соединенных последовательно. Контур – замкнутый путь, проходящий по ветвям схемы. В представленной на рисунке схеме – 5 ветвей – 3 узла. можно выделить 6 независимых контуров. Расчет сложной цепи можно выполнить с помощью методов, основанных на законах Кирхгофа. I закон Кирхгофа можно применить для любого узла схемы. II закон Кирхгофа можно применить для любого замкнутого контура. I закон Кирхгофа
II закон Кирхгофа
Е 1 + Е 2 – Е 3 + Е 4 = I 1 · R 1 – I 2 · R 2 + I 3 · R 3 – I 4 · R 5
В уравнении ЭДС входит со знаком «+», если ее направление совпадает с направлением обхода контура, если направление ЭДС противоположно направлению обхода контура – то ей присваивают знак «–».
Напряжению на элементе присваивают знак «+», если ток, проходящий через этот элемент, совпадает по направлению с направлением обхода контура, в противном случае напряжению присваивают знак «–». Метод «свёртки» Последовательное соединение R 1 R 2 I R 3
U
При последовательном соединении конец первого резистора соединен с началом второго, конец второго с началом третьего и т.д. Свойства:
Параллельное соединение I
I 1 I 2 I 3
U R 1 R 2 R 3
При параллельном соединении элементы включены так, что имеют две общие точки. Свойства:
Смешанное соединение При смешанном соединении имеются участки с последовательным и параллельным соединением.
1. Направляем и обозначаем токи, начиная от «+» источника. 2. Решаем задачу методом «свертки», т.е. последовательно заменяем сопротивление отдельных участков их эквивалентными. Находим эквивалентные сопротивления всей цепи. а) R 2 и R 3 соединены параллельно
б) R 1, R 23 и R 4 соединены последовательно R ЭКВ = R 1 + R 23 + R 4
3. Определяем общий ток
I 1 =
4. Для того, чтобы определить токи I 2 и I 3, определим напряжение между узлами А и В. U AB = I 1· R 23 или U AB = E – I 1(R 1 + R 4 + R 0).
5. Находим токи
6. Проверяем решение, применяя I закон Кирхгофа: I 1 = I 2 + I 3.
Вопросы на динамику в электрической цепи: ?: Как изменится U AB, если R 1 увеличится? Ответ: R 1 ↑ R ЭКВ↑ I 1↓ U AB = I 1· R 34 уменьшится.
?: Как изменится U AB, если R 3 уменьшится? Ответ: R 3 ↓ R 34↓ R ЭКВ↓ I 1↑ U AB = Е – I 1 (R 1 + R 4 + R 0) уменьшится. Метод узлового напряжения Формулы основаны на законах Кирхгофа. Метод можно применить для расчета схемы, имеющей 2 узла.
В
R 01 R 02 R 03
Токи надо направить во всех ветвях в одну сторону, например, от узла А к узлу В. Находим проводимости всех ветвей
Находим узловое напряжение
Узловое напряжение равно алгебраической сумме произведений ЭДС и проводимостей ветвей, деленной на сумму проводимостей всех ветвей. ЭДС входит в формулу со знаком «+», если ее направление совпадает с направлением тока, в противном случае ей присваивают знак «–». Определяем токи ветвей по формулам: I 1 = (Е 1 – U AB) g 1 I 2 = (Е 2 – U AB) g 2 I 3 = (Е 3 – U AB) g 3 I = – U AB· g Решим задачу в общем виде, применяя метод узлового напряжения
Проводимость ветви – величина, обратная ее эквивалентному сопротивлению.
I 1 = (Е 1 – U AB)· g 1 I 2 = (Е 2 – Е 3 – U AB)· g 2 I 3 = (– Е 4 – U AB)· g 4
Постоянного тока
Нелинейной называется электрическая цепь, которая содержит хотя бы один нелинейный элемент.
Для расчета цепей с нелинейными элементами необходимо знать его вольтамперную характеристику (ВАХ).
Рассмотрим последовательное соединение нелинейных элементов.
Для решения любой задачи надо построить обобщенную ВАХ всей цепи. При построении необходимо учесть, что для любого значения тока напряжение на зажимах цепи определяется суммой напряжений на отдельных элементах.
1 – ВАХR1 2 – ВАХR2 3 – ВАХ последовательного соединения R1 и R2.
Рассмотрим параллельное соединение. I
Рассмотрим последовательное соединение линейного и нелинейного элементов.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Поделиться: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
t t
[ I ] = A
.
– удельное сопротивление.
○ ○
U 
[g] – см
.
4 мм 
○ 
○ 
○ ○ ○
Е
.
= U· I = I 2 R
= U 0 · I = I 2 R 0
= (U + U0) I = E· I = I 2 R П
R01
R1 
R4 R5
R3
I 1
I 5
I 4 А I 2
R 1
E 1 I 1
E 2
I 4
I 2
E 4 R 3 I 3
○ ○
○
○
I 1 I 2 I 3
E R 2 R 3
R 0
R 4
I 1
.
I 1 I 2 I 3 I
A
; 
; 
; 
R 3
Сопротивление нелинейного элемента не является величиной постоянной и зависит от различных факторов: температуры, давления, величины и полярности напряжения и т.д.
I
1
2
U
U
○ ○ ВАХ R1 и R2 известны.
1 2 3
I
U
= 
при токе 
и т.д.
○
I 1 I 2
U R 1 R 2
I
ВАХ параллельного
соединения
ВАХR2
ВАХR1
