Основные вопросы электротехники

Размещено на http://www.allbest.ru/

1)*Электрическая ёмкость --накапливать электрический заряд. называют взаимную ёмкость между двумя проводниками.

где Q -- заряд, U -- потенциал проводника.

Конденсамторы- устройства состоящие из двух металлических проводников разделенных диэлектриком,

2)* Изоляциомнные материамлы (электроизоляционные материалы) -- диэлектрики, которые служат целям электрической изоляции. Фактически электроизоляционные материалы предназначены препятствовать протеканию -- безразлично, постоянного и переменного тока.

3) *Электримческий ток -- направленное движение электрически заряженных частиц, например, под воздействием электрического поля.

Постоянный ток -- ток, направление и величина которого слабо меняется во времени.

Переменный ток -- это ток, направление и величина которого меняется во времени

Проводники бывают первого и второго рода. К проводникам первого рода относят те проводники, в которых имеется электронная проводимость (посредством движения электронов). К проводникам второго рода относят проводники с ионной проводимостью (электролиты)

4)* Силой тока называется физическая величина, равная отношению количества заряда, прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени.

Пломтность томка -- векторная физическая величина, имеющая смысл силы тока, протекающего через единицу площади. Например, при равномерном распределении плотности:



где j_n -- нормальная (ортогональная) составляющая вектора плотности тока по отношению к элементу площади dS.

Напряжемние (разность потенциалов, падение потенциалов) между точками A и B -- отношение работы электрического поля при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B к величине пробного заряда.

Электродвижущая сила (ЭДС) -- физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

ЭДС можно выразить через напряжённость электрического поля сторонних сил (E_ex). В замкнутом контуре (L) тогда ЭДС будет равна:

,

где dl -- элемент длины контура.

5)* По закону Ома сила тока I пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R:

Электримческая проводиммость (электропроводность, проводимость) -- это физическая величина, характеризующая способность тела проводить электрический ток и обратная электрическому сопротивлению.

Электримческое сопротивлемние -- скалярная физическая величина, характеризующая свойства проводника и равная отношению напряжения на концах проводника к силе электрического тока, протекающему по нему.

6) Полупроводниким -- материалы, которые по своей удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов излучения. Основным свойством этих материалов является увеличение электрической проводимости с ростом температур.

7)* Резимстор-- пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току, то есть для идеального резистора в любой момент времени должен выполняться закон Ома: мгновенное значение напряжения на резисторе пропорционально току проходящему через него . На практике же резисторы в той или иной степени обладают также паразитной ёмкостью, паразитной индуктивностью и нелинейностью вольт-амперной характеристики.

8)* Электримческая мощность -- физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

-- полная мощность, ВА (вольт-ампер)

-- активная мощность, Вт (ватт)

-- реактивная мощность, ВАр (вольт-ампер реактивный)

Закон Джоуля -- Ленца -- физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока



где w -- мощность выделения тепла в единице объёма, -- плотность электрического тока, -- напряжённость электрического поля, у -- проводимость среды.

10)* Первый закон (ЗТК, Закон токов Кирхгофа) , что алгебраическая сумма токов в любом узле любой цепи равна нулю (значения вытекающих токов берутся с обратным знаком):

.

Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Данный закон следует из закона сохранения заряда. Если цепь содержит p узлов, то она описывается p ? 1 уравнениями токов. Этот закон может применяться и для других физических явлений (к примеру, водяные трубы), где есть закон сохранения величины и поток этой величины.

Второй закон (ЗНК, Закон напряжений Кирхгофа) , что алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю:

для постоянных напряжений

;

для переменных напряжений

.

Иными словами, при обходе цепи по контуру, потенциал, изменяясь, возвращается к исходному значению. Если цепь содержит ветвей, из которых содержат источники тока ветви в количестве , то она описывается уравнениями напряжений. Частным случаем второго правила для цепи, состоящей из одного контура, является закон Ома для этой цепи.

Законы Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных цепей при любом характере изменения во времени токов и напряжений.

Например, для приведённой на рисунке цепи, в соответствии с первым законом выполняются следующие соотношения:

Обратите внимание, что для каждого узла должно быть выбрано положительное направление, например здесь, токи, втекающие в узел, считаются положительными, а вытекающие -- отрицательными.

В соответствии со вторым законом, справедливы соотношения:

Если направление тока совпадает с направлением обхода контура (которое выбирается произвольно), перепад напряжения считается положительным, в противном случае -- отрицательным.

Законы Кирхгофа, записанные для узлов и контуров цепи, дают полную систему линейных уравнений, которая позволяет найти все токи и напряжения.

11)* Электромагнитное взаимодействие -- одно из четырёх фундаментальных взаимодействий. Электромагнитное взаимодействие существует между частицами, обладающими электрическим зарядом. С современной точки зрения электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется не прямо, а только посредством электромагнитного поля.

Электромагнитная индукция -- явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

Напряжённость электримческого помля -- векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q:

12)* Биом--Савара--Лапламса -- физический закон для определения модуля вектора магнитной индукции в любой точке магнитного поля, порождаемого постоянным электрическим током на некотором рассматриваемом участке.

Пусть постоянный ток течёт по контуру г, находящемуся в вакууме, -- точка, в которой ищется поле, тогда индукция магнитного поля в этой точке выражается интегралом (в системе СИ)



Направление перпендикулярно и , то есть перпендикулярно плоскости, в которой они лежат, и совпадает с касательной к линии магнитной индукции. Это направление может быть найдено по правилу нахождения линий магнитной индукции (правилу правого винта): направление вращения головки винта дает направление , если поступательное движение буравчика соответствует направлению тока в элементе. Модуль вектора определяется выражением (в системе СИ)

Векторный потенциал даётся интегралом (в системе СИ)

Дифференциальная форма закона Био-Савара может быть представлена в виде

.

Её вывод основан непосредственно на использование интегральной формы.

Закомн Ампемра -- закон взаимодействия постоянных токов.

Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Сила , с которой магнитное поле действует на элемент объёма dV проводника с током плотности , находящегося в магнитном поле с индукцией :

Направление силы определяется по правилу вычисления векторного произведения, которое удобно запомнить при помощи правила левой руки.

13)* Кривая Столетова -- график зависимости магнитной проницаемости от напряжённости магнитного поля в ферромагнетике, определяемая выражением:

.

Из рисунка видно, что кривая ч_d начинается при Н = 0 с некоторого конечного значения ч_a (начальная восприимчивость) и достигает наибольшего значения ч_m (максимальная восприимчивость), соответствующего наиболее крутому подъёму кривой I(Н), и затем стремится к нулю, когда намагниченность приближается к насыщению I_s.

14)* Сила Лоренца -- сила, с которой, в рамках классической физики, электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу. Силой Лоренца называют иногда силу, действующую на движущийся со скоростью заряд лишь со стороны магнитного поля, нередко же полную силу -- со стороны электромагнитного поля вообще иначе говоря, со стороны электрического и магнитного полей в системе СИ:

15)* Электромагнитная индукция -- явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

Закон Фарадея

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея (в системе СИ):

где

-- электродвижущая сила, действующая вдоль произвольно выбранного контура,

-- магнитный поток через поверхность, натянутую на этот контур.

Знак «минус» в формуле отражает правило Ленца, названное так по имени российского физика Э. Х. Ленца:

16)* Генератор переменного тока (альтернатор) является электромеханическим устройством, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле.

17)* Взаимоиндукция (взаимная индукция) -- возникновение электродвижущей силы (ЭДС) в одном проводнике вследствие изменения силы тока в другом проводнике или вследствие изменения взаимного расположения проводников. При изменении тока в одном из проводников или при изменении взаимного расположения проводников происходит изменение магнитного потока, созданного током первого проводника и проходящего через контур второго, что по закону электромагнитной индукции вызывает возникновение ЭДС во втором проводнике. Если второй проводник замкнут, то под действием ЭДС взаимоиндукции в нём образуется индуцированный ток. Индуктимвность -- коэффициент пропорциональности между магнитным потоком (создаваемым током какого-либо витка при отсутствии намагничивающих сред, например, в воздухе) и величиной этого тока.

Если в проводящем контуре течёт ток, то ток создаёт магнитное поле. Величина магнитного потока, пронизывающего одновитковый контур, связана с величиной тока следующим образом:

где L -- индуктивность витка. I - ток.

Потокосцепление в электротехнике, полный магнитный поток (y), сцепленный с рассматриваемым контуром.

18) Вихревые токи -- вихревые индукционные токи, возникающие в массивных проводниках при изменении пронизывающего их магнитного потока.

19)* Перемемнный ток-- электрический ток,периодически меняющийся по величине и направлению. Генератор переменного тока (альтернатор) является электромеханическим устройством, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле. Генерирование переменного тока

Переменный ток получают путем вращения рамки в магнитном поле. Принцип действия -- явление электромагнитной индукции (появление индукционного тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока).

20) Параметры переменного тока: 1. Мгновенное значение - величина тока соответствующая данному моменту времени

2. Амплитуда - максимальное мгновенное значение ( наибольшее значение, которого достигает переменный ток).

3. Период - время в течение которого переменный ток совершает полный цикл своих изменений, возвращаясь к исходной величине обознач.буквой Т. 4. Частота - число колебаний переменного тока в секунду.

5. Фаза - это состояние переменного тока за определенный период времени

21)

22) При включении в цепь переменного тока активного сопротивления R напряжение и источника создает в цепи ток i. Если напряжение и изменяется по синусоидальному закону u = U_т sin щt, то ток i также изменяется синусоидально:

i = I_т sin щt

электрический ток проводник индукция

23,24) Электрические цепи подразделяют на неразветвленные и разветвленные. На рисунке 1 представлена схема простейшей неразветвленной цепи. Во всех элементах ее течет один и тот же ток. Простейшая разветвленная цепь изображена на рисунке 2. В ней имеются три ветви и два узла. В каждой ветви течет свой ток. Ветвь можно определить как участок цепи, образованный последовательно соединенными элементами (через которые течет одинаковый ток) и заключенный между двумя узлами. В свою очередь узел есть точка цепи, в которой сходятся не менее трех ветвей.



Рисунок 1 -- Условное обозначение электрической цепи

Рисунок 2 -- Разветвленная цепь

1.

2.

3.

4.

Здесь P -- активная мощность, S -- полная мощность, Q -- реактивная мощность

25) Трехфазная цепь является частным случаем многофазных электрических систем, представляющих собой совокупность электрических цепей, в которых действуют ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе относительно друг друга на определенный угол.

3-х фазная система ЭДС

26)

30)* Трансформамтор-- статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока (ГОСТ Р52002-2003). Применение в электросетях и в источниках электропитания,

Схематическое устройство трансформатора. 1 -- первичная обмотка, 2 -- вторичная:

Виды трансформаторов

Силовой трансформатор -- трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии.

Автотрансформамтор -- вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую

Трансформамтор томка -- трансформатор, питающийся от источника тока.

Трансформатор напряжения -- трансформатор, питающийся от источника напряжения

Импульсный трансформатор -- это трансформатор, предназначенный для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса.

Разделительный трансформатор -- трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками,

Пик-трансформатор -- трансформатор, преобразующий напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью.

Сдвоенный дроссель (встречный индуктивный фильтр) -- конструктивно является трансформатором с двумя одинаковыми обмотками.

31) Однофазный трансформатор применяется в однофазной цепи переменного тока. Трансформатор состоит: из замкнутого сердечника, собранного из листовой трансформаторной стали, на котором располагаются две или несколько обмоток - изолированного провода. Обмотки, подключаемые к источнику тока, называется первичной, а обмотка, с которой снимается напряжение - вторичной. У трехобмоточного трансформатора имеются две вторичные обмотки, что дает возможность получить два различных напряжения. Сердечник делается из листов электротехнической стали толщиной 0,35 мм - 0,5 мм и служит магнитопроводом трансформатора. Для уменьшения вихревых токов, а следовательно, и потерь в стали листы сердечника изолируются лаком. В зависимости от формы сердечника однофазные трансформаторы бывают стержневые и броневые. В стержневом трансформаторе магнитопровод имеет форму замкнутого прямоугольника (рис.3.1), а первичная и вторичная обмотка надеты на оба стержня; причем одна половина обмотки - на одном стержне, а другая половина - на другом. Обмотка с меньшим числом витков толстого провода размещается ближе к сердечнику и обозначается на схемах НН (низшее напряжение), поверх нее наматывается обмотка с большим числом витков толстого провода и обозначается на схемах ВН (высшее напряжение). Намотка обмоток на обоих стержнях проводиться так, чтобы их магнитные потоки складывались, т. е. если в обмотке на первом стержне намотка идет по часовой стрелке, то на второй против.



Рис.3.1. Устройство однофазного трансформатора. а)стержневого типа, б)броневого типа.

В броневом трансформаторе первичные вторичные обмотки находятся на стержне магнитопровода, который разветвляется и охватывает обмотки. Обмотка броневого трансформатора выполняется так же, как и стержневого, или в виде дисковой катушки, где чередуются диски высшего и низшего напряжения. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Если в первичную обмотку с числом витков N1, подавать переменный ток I1 напряжением U1 от какого-либо источника (рис.3.2), то под действием этого тока, намагничивающей силе I1?N1, в магнитопроводе образуется переменный магнитный поток, который сцеплен с обеими обмотками и в них индуктирует ЭДС

33)* Автотрансформамтор --трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью.

Измерительный трансформатор-- электрический трансформатор, в котором при нормальных условиях применения вторичный ток практически пропорционален первичному току (первичному напряжению), применяется в качестве измерительного преобразователя при измерениях больших токов, напряжений. У измерительных трансформаторов переменного тока при правильном включении разность фазовых углов на первичной и вторичной обмотках близка к нулю.

Размещено на Allbest.ru