Основные понятия, определения и законы электротехники

Составил И.А.Заселяев

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ПО КУРСУ «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»

для студентов строительных специальностей

Электротехника - это область науки и техники, изучающая теорию и практическое применение электричества. Электроника – это наука, в которой изучаются процессы, происходящие с заряженными частицами.

Электрическая цепь - это совокупность элементов, через которые замыкается электрический ток.

Простейшую электрическую цепь можно представить в виде источника, потребителя и линии, соединяющей источник и потребитель электрического тока.

Рис.1. Простейшая цепь электрического тока

Все сложные электротехнические устройства по назначению, принципу действия и конструктивному оформлению можно разделить на три большие группы:

- источники энергии, т.е. устройства, вырабатывающие электрический ток (генераторы, термоэлементы, фотоэлементы, химические элементы);
- приемники, или нагрузка, т.е. устройства, потребляющие электрический ток (электродвигатели, электролампы, электронагреватели и т.д.);
- проводники, а также различная коммутационная аппаратура (выключатели, реле, контакторы и др.)

Все электрические цепи делятся на линейные и нелинейные. Элемент электрической цепи, параметры которого (сопротивление и др.) не зависят от тока в нем, называют линейным.

Нелинейный элемент, например лампа накаливания, имеет сопротивление, величина которого увеличивается при повышении напряжения, а следовательно и тока, подводимого к лампочке.

Электрическим током I называют направленное движение зарядов, возникающее в замкнутой цепи под действием электродвижущей силы (ЭДС) Е источника (генератора).

Электрические заряды создаются смещением электронов. Когда имеет место избыток электронов в одной точке и дефицит электронов в другой, между этими точками существует разность потенциалов. При наличии проводника между точками возникает поток электронов, называемый током. За положительное направление тока принято считать направление противоположное направлению потока (дрейфа) электронов и совпадающее с направлением положительных зарядов – дырок (см. раздел Основы электроники).

Если величина электрического тока во времени не меняется, то ее можно определить как количество электрических зарядов q, проходящих через проводник в единицу времени t, т. е.:

I =q/t,

(1 ампер = 1 кулон/сек; кулон ≈6,28 ∙10¹⁸ электронов). Электрический ток, направление и величина которого неизменны, называют постоянным током и он может быть обозначен прописной буквой I. Электрический ток, величина и направление которого не остаются постоянными, называется переменным током. Значение переменноготока в рассматриваемый момент времени называют мгновенным и обозначают строчной буквой i, мгновенное значение тока i=dq/ dt.

U=A/q.

Единица измерения напряжения - Вольт [В]. Можно вывести понятие напряжения и из количественной характеристики электрического поля - потенциала j. Напряжением между двумя точками электрического поля называется разность потенциалов в этих точках (j₁ и j₂): .

Электрическая схема - это графическое изображение электрической цепи, включающее в себя условные обозначения устройств и показывающее соединение этих устройств. На рис. 2 изображена электрическая схема цепи, состоящей из источника энергии – активного элемента и пассивных элементов: электроламп 1 и 2, электродвигателя 3.

Рис. 2

Для облегчения анализа электрическую цепь заменяют схемой замещения.

Схема замещения - это графическое изображение электрической цепи с помощью идеальных элементов, параметрами которых являются параметры замещаемых элементов.

На рисунке 3 показана схема замещения рис. 2.

Рис. 3