ВВЕДЕНИЕ
Электротехника – это отрасль науки и техники, связанная с использованием электрических и магнитных явлений. Электротехника изучает все явления связанные с электрической энергией. Это один из важнейших видов энергии. Её легко передавать на большие расстояния, легко преобразовывать в другие виды энергии. Энергия – это количественная мера движения и взаимодействия всех форм материи. Для любого вида энергии можно назвать материальный объект, который является её носителем. Механическую энергию несут: падающая вода, заведённая пружина; тепловую – нагретый пар, горячая вода. Носителем электрической энергии является особая форма материи – электромагнитное поле, главная особенность которого состоит в том, что оно оказывает силовое воздействие на электрически заряженные частицы, зависящее от их скорости и величины заряда. Применение электромагнитного поля и его энергии для передачи информации – задача радиотехники. Широкое применение электроэнергии объясняется её ценными свойствами, возможностью эффективного преобразования в другие виды энергии с целью приведения в действие машин и механизмов, получение теплоты и света, изменения химического состава вещества, производства и обработки материалов и т.д. Применение электродвигателя в промышленности означало переворот всего технологического процесса. Электрификация даёт возможность автоматизировать силовые процессы, т.к. электродвигатель позволяет в широких пределах регулировать скорость и мощность привода. Применение электронагрева и электролиза дают возможность получать специальные стали, цветные металлы высокой степени чистоты.
При электротермической обработке металлов, резиновых изделий, пластмасс, стекла, древесины получают продукцию высокого качества. Электрохимические процессы составляют основу гальванотехники, позволяют получать антикоррозионные покрытия, идеальные поверхности для отражения лучей и т.д. Большое развитие получила электросварка. Электрические источники света дают высокое качество освещения. Компьютеризация всего общества также невозможна без электричества.
Получают электроэнергию из других видов энергии на электростанциях тепловых, гидроэнергетических, атомных. В последнее время начали применять производство электроэнергии из возобновляемых источников, как то ветер, солнечный свет, энергия морских приливов, энергия термальных вод. Современная наука работает над разработкой устройства для прямого преобразования термоядерной энергии в электрическую.
Повсеместное использование электроэнергии привело к необходимости передачи её на большие расстояния. При этом передаваемая мощность колеблется от долей ватта в радиотехнике при передаче радиосигнала до тысяч киловатт в электроэнергетике. Наконец все достижения в космосе были бы невозможны без радиосвязи, которая и возникла из развития электротехники.
Учёные, внесшие решающий вклад в развитие электротехники:
М. В. Ломоносов в середине 18 века доказал электрическую природу атмосферного электричества.
А.Вольта в 1800 году изобрёл источник постоянного тока.
В.В. Петров в 1802 году создал электрическую дугу.
Г.Х. Эрстед в 1820 году доказал, что электрический ток создаёт магнитное поле.
Г.С. Ом в 1827 году открыл один из важнейших законов, названный его именем.
М.Фарадей в 1831 году открыл явление электромагнитной индукции.
П.Л. Шиллинг в 1832 году создал первый в мире электромагнитный телеграф.
Э.Х. Ленц в 1833 году открыл закон, с помощью которого можно определить направление индукционного тока.
Б.С. Якоби в 1834 году построил электродвигатель и изобрёл гальванопластику.
Э.Х. Ленц и независимо от него Д.П. Джоуль в 1844 году установили количественное соотношение при нагревании проводника электрическим током.
Г. Кирхгоф в 1847 году сформулировал два закона для разветвлённых электрических цепей.
А.Г. Столетов в 1867 году провёл исследование магнитных свойств железа.
А.Н.Лодыгин в 1873 году демонстрировал освещение с помощью изобретённой им лампы.
П.Н. Яблочков в 1876 году изобрёл электрическую свечу и трансформатор с разомкнутым сердечником.
Д.А. Лачинов в 1880 году опубликовал исследование о передаче электроэнергии на расстояние.
А.Г.Столетов в 1888 году построил первый фотоэлемент.
М.О. Доливо-Добровольский в 1888 году изобрёл трёхфазную систему электрических цепей.
Феррарис в 1888 году открыл вращающееся магнитное поле.
Г.Герц в 1888 году доказал существование электромагнитного поля.
А.С. Попов в 1895 году изобрёл беспроволочный телеграф и построил первый радиоприёмник.
А.С. Попов в 1900 году организовал радиосвязь острова Готланд с материком.
Основные вехи в изучении и применении электроэнергии в Советской России после 1917 года.
1919 Год – принято решение о строительстве Каширской грэс
1919 год – начала работать в Нижнем Новгороде первая в мире передающая радиотелефонная станция на генераторных лампах.
1920 год – утверждение плана ГОЭЛРО.
1922 год - вступила в строй первая в России линия электропередачи на напряжение 110 киловольт Кашира – Москва длиной 120 км.
1932 год начала работать Днепровская ГЭС.
1933 год – начала работать первая линия электропередачи на напряжение 220 киловольт Ленинград – Свирь.
1954 год – построена первая в мире атомная электростанция в городе Обнинске.
1956 год –построена линия 400 киловольт от Волжской ГЭС длиной 891 км.
1959 год –построена линия 500 киловольт.
1962 год - построена линия 800 киловольт постоянного тока.
1967 год - построена линия 750 киловольт.
1973 год - построена атомная электростанция на быстрых нейтронах.
Электростатика
Электрическое поле.
Электрическим полем называется особый вид материи, через который осуществляется взаимодействие электрических зарядов. Раздел электротехники, в котором изучают электрическое поле, называется «электростатика». Статический - значит неподвижный, т.о подразумевается, что поле создано неподвижными зарядами. Неподвижное тело, обладающее электрическим зарядом, окружено электрическим полем. Электрическое поле является силовым или векторным.
Вещество (твёрдое тело, газ, жидкость) считается электрически нейтральным, если количество отрицательных и положительных зарядов в нём одинаково. Если же в нём преобладают положительные или отрицательные заряды, то оно считается соответственно положительно или отрицательно заряженным. Тела с разноимёнными зарядами притягиваются, а с одноимёнными - отталкиваются. Величина заряда обозначается латинской буквой Q (ку-большое) или q (ку-малое).
В системе СИ за единицу заряда принят Кулон (Кл). Элементарные частицы вещества электрон и протон имеют равный по величине и противоположный по знаку заряд
Q=1,6·10-19 Kл.
Для обнаружения и изучения электрического поля используют пробное неподвижное точечное заряженное тело, линейные размеры которого очень малы по сравнению с расстоянием до точек, в которых рассматривается электрическое поле.
Рассмотрим электрическое поле уединённого неподвижного точечного заряженного тела с зарядом Q, расположенного в произвольной точке горизонтальной плоскости. Поместим в точку А (т. А) этой плоскости пробное заряженное тело с зарядом q. На это пробное заряженное тело будет действовать сила F, под действием которой, пробное тело будет перемещаться в радиальном направлении. Аналогичная картина возникнет, если пробное заряженное тело поместить в т. В. (рис. а)
Помещая пробное заряженное тело в другие точки, получим картину, которая условно изображает электрическое поле с помощью линий называемых силовыми (рис. б).
В общем случае вектор силы, с которой поле действует на пробное заряженное тело в данной точке поля, совпадает с касательной к силовой линии в этой точке. Силовыми линиями показано электрическое поле зарядов q1 и q2 ; FА ,FВ, FА - силы действующие на пробный заряд в соответственно точках А, В и С. с)
