Основы электротехники

Тема 1. Основы электротехники.

Занятие 1

Основные понятия, используемые в электротехнике

8 часов лекция

Цель занятия

• Изучить основные понятия, используемые в электротехнике.

Вопрос 1. Определение электрического тока. Классификация веществ по электропроводности.

Электрический ток есть упорядоченное движение электрически заряженных частиц

Энергетический заряд

• Все тела состоят из мельчайших частиц - молекул, молекулы из атомов, атомы ещё из более мелких протонов, нейтронов, электронов, ионов. Каждая частица, молекула, тело имеет свой энергетический заряд. (+) или (-).
• Разница потенциалов (+) и

(-) есть электродвижущая сила ЭДС .

Проводники

Проводниками являются большинство  металлов, вода, кислоты, щёлочи и прочие. Если мы возьмём отрезок проводника и соединим им две полярности источника, то мы получаем движение заряженных частиц по проводнику от  (+) к (-) или от (-) к (+) .

Диэлектрики

• Любое тело обладает свойством сопротивляться движению заряженных частиц (электротоку).
• Это свойство зависит от вещества , из которого состоит тело, и называется сопротивлением.
• У проводников оно мало, у диэлектриков - большое.

• Источник электроэнергии обладает разностью потенциалов, заряженные частицы которых, стремятся друг к другу. Но есть и такие, которые ограничивают их движение. Это- диэлектрики: дерево, воздух, пластмассы и т.д.
• Из хороших диэлектриков - фарфора, стекла, текстолита, резины и т.д. изготовляют изоляторы.

Тепловое действие тока

При прохождении электрического тока по проводнику в результате столкновений свободных электронов с его атомами и ионами проводник нагревается.

Превышение допустимого значения силы тока в проводнике может вызвать чрезмерное повышение температуры, в результате этого изоляция проводов электродвигателей, генераторов обугливается и даже горит, что может привести к короткому замыканию и пожару.

Вопрос 2. Постоянный, переменный электрический ток. Понятие напряжения, электрического сопротивления, силы тока

• Постоянным током называется такой ток, в котором величина и направление практически не меняются во времени.
• Переменным током называется такой ток, который меняется за определенный промежуток времени по величине и направлению.

Постоянный ток

Переменный ток

Диаграмма тока

Напряжение

• Электрическое напряжение   – физическая величина, которая равна работе электрического поля по перемещению единичного заряда из одной точки в другую.
• Обозначение .  (U)  напряжение.
• Единица измерения .  (В)  вольт.

Сила тока

• Сила тока - количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника в одну секунду. 
• Сила тока обозначается английской буквой  I.
• Ампер  — единица силы электрического тока, обозначается А.

Электрическое сопротивление

• Свойство материала проводника препятствовать прохождению через него электрического тока называется электрическим сопротивлением.
• Сопротивление обозначается латинскими буквами R или r.
• За единицу электрического сопротивления принят Ом.

Мощность тока

• Мощностью называется такая работа, которая выполняется частицами электрического тока против электрического сопротивления.
• Результаты этой работы мы видим в выделяющейся тепловой энергии.
• Мощность электрического тока - это количество выделяемого тепла за единицу времени. Измеряют мощность в Ваттах (Вт).
• Мощность обозначается английской буквой Р

Полная мощность (S,кВА) S = I*U

Реактивная мощность Q (кВАр)

Активная мощность P (кВТ)

Вопрос 3.

Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединение. Закон Ома для участка цепи и полной цепи.

• Электрическая цепь это совокупность устройств, соединенных определенным образом, которые обеспечивают путь для протекания электрического тока.
• Элементами электрической цепи являются: источник тока , нагрузка , проводники, коммутационный аппарат.

Последовательное и параллельное соединение

По типу соединения элементов электрической цепи существуют следующие электрические цепи:

• последовательная электрическая цепь;
• параллельная электрическая цепь;
• последовательно-параллельная электрическая цепь

Линейное и фазное напряжение

Фазным называется напряжение между началом и концом каждой фазы , а линейным - между началами двух фаз

Закон Ома

Для участка цепи

Для полной цепи

• Ток прямо пропорционален напряжению на концах участка цепи и обратно пропорционален ого сопротивлению.
•  

• Величина тока в замкнутой электрической цепи прямо пропорциональна ЭДС источника электрической энергии и обратно пропорциональна полному сопротивлению всей цепи

Закон Ома для участка цепи

I=U/R

U=I*R

R=U/I

Закон Ома для полной цепи

I= E/R+r

• ЭДС источника электрической энергии расходуется на преодоление сопротивлении при перемещении электронов внутри источника по внешней цепи.
• Первая часть ЭДС ( U 0 ) называется внутренним падением напряжения, вторая ( U ) внешним или просто напряжением на зажимах источника тока.
• Напряжение на зажинах источника равно его ЭДС минус падение напряжения внутри источника.

Вопросы

• 1.Что такое электрический ток?
• 2.Определение постоянного тока.
• 3.Переменный ток. Его характеристики.
• 4.Условия появления тока в электрической цепи.
• 5.Закон Ома для участка цепи.