3.Электрическая емкость,конденсаторы

Электрическая емкость- скалярная физическая величина, равная отношению заряда конденсатора к разности потенциалов между его обкладками. Под зарядом конденсатора понимают модуль заряда одной из его обкладок (заряды обкладок равны по модулю, но противоположны по знаку). Электроемкость определяется лишь геометрическими размерами обкладок конденсатора, их формой и взаимным расположением, а также диэлектрической проницаемостью среды, которая находится между ними. При одном и том же напряжении больший заряд можно накопить на том конденсаторе, у которого больше электроемкость. Электроемкость, таким образом, характеризует способность системы проводников накапливать электрический заряд.Единицей электроемкости в СИ является фарад (Ф).

Конденсаторы- система из двух или более проводников (обкладок), разделенных тонким слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок. Электрическое поле, создаваемое зарядами на конденсаторе, практически все сосредоточено между обкладками. Емкость конденсатора определяется отношением накапливаемого на одной из обкладок электрического заряда к приложенному напряжению: С=q/U. Она зависит от материала диэлектрика, формы и взаимного расположения обкладок.

4.Напряженность электрического поля

Напряжённость электри́ческого по́ля — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда :

.

Из этого определения видно, почему напряженность электрического поля иногда называется силовой характеристикой электрического поля (действительно, всё отличие от вектора силы, действующей на заряженную частицу, только в постоянном множителе).

В каждой точке пространства в данный момент времени существует свое значение вектора (вообще говоря - разное в разных точках пространства), таким образом, - это векторное поле. Формально это выражается в записи

представляющей напряженность электрического поля как функцию пространственных координат (и времени, т.к. может меняться со временем). Это поле вместе с полем вектора магнитной индукции представляет собой электромагнитное поле, и законы, которым оно подчиняется, есть предмет электродинамики.Напряжённость электрического поля в СИ измеряется в вольтах на метр [В/м] или в ньютонах на кулон [Н/Кл].

5.Электрическая цепь и ток,эдс,закон Ома,электрическое сопротивление

Электрическая цепь- совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитных процессов, в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение.

Электрический ток- направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц. Для возникновения и существования электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц и силы, создающей и поддерживающей их упорядоченное движение. Обычно такой силой является сила, действующая на заряженные частицы со стороны электрического поля. За направление тока условно принимают то направление, в котором должны были бы двигаться положительные заряды. Если ток создается отрицательно заряженными частицами (например, электронами), то направление тока считают противоположным направлению движения частиц.О наличии электрического тока в проводниках можно судить по действиям, которые ток производит: нагреванию проводников, выделению веществ, входящих в состав электролита, на опущенных в раствор электродах; созданию вокруг проводников магнитного поля Если напряжение на концах проводника с течением времени не меняется, то в проводнике устанавливается постоянный ток, а если меняется – то переменный.

ЭДС- скалярная 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 ( ). В замкнутом контуре ( ) тогда ЭДС будет равна:

, где — элемент длины контура.

ЭДС так же, как и напряжение, измеряется в вольтах. Можно говорить об электродвижущей силе на любом участке цепи. Это удельная работа сторонних сил не во всем контуре, а только на данном участке. ЭДС гальванического элемента есть работа сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому. Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов, так как сторонние силы непотенциальны и их работа зависит от формы траектории. Так, например, работа сторонних сил при перемещении заряда между клеммами тока вне самого источника равна нулю.

Закон Ома- физический закон, определяющий связь электродвижущей силы источника или электрического напряжения с силой тока и сопротивлением проводника. Экспериментально установлен в 1826 году, и назван в честь его первооткрывателя Георга Ома.В своей оригинальной форме он был записан его автором в виде : ,Здесь X — показания гальванометра, т.е в современных обозначениях сила тока I, a — величина, характеризующая свойства источника тока, постоянная в широких пределах и не зависящая от величины тока, то есть в современной терминологии электродвижущая сила (ЭДС) , l — величина, определяемая длиной соединяющих проводов, чему в современных представлениях соответствует сопротивление внешней цепи R и, наконец, b параметр, характеризующий свойства всей установки, в котором сейчас можно усмотреть учёт внутреннего сопротивления источника тока r[1].В таком случае в современных терминах и в соответствии с предложенной автором записи формулировка Ома выражает

Закон Ома для полной цепи:

, (2)

где:

• — ЭДС источника напряжения(В),

• — сила тока в цепи (А),

• — сопротивление всех внешних элементов цепи (Ом),

• — внутреннее сопротивление источника напряжения (Ом).

Электрическое сопротивление- физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему[1]. Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полей описывается понятиями импеданса и волнового сопротивления. Сопротивлением (резистором) также называют радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления.Сопротивление (часто обозначается буквой R или r) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как

где

R — сопротивление;

U — разность электрических потенциалов (напряжение) на концах проводника;

I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов

6.Первый закон Кирхгофа.Второй закон Кирхгофа

Первый закон Кирхгофа- в каждой точке разветвления проводников (узле) алгебраическая сумма сил токов равна нулю; при этом токи, текущие к узлу, и токи, вытекающие из него, следует брать с разными знаками.

Второй закон Кирхгофа- в любом замкнутом контуре, выделенном в сложной цепи проводников, алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивления соответствующих участков контура равна алгебраической сумме всех ЭДС в этом контуре.

7.Электрическая работа и мощность,токовая нагрузка проводов,режим работы электрической цепи

Электрическая работа и мощность- Работа электрического тока показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику.Зная две формулы:

I = q/t ..... и ..... U = A/q

можно вывести формулу для расчета работы электрического тока:

Работа электрического тока равна произведению силы тока на напряжение

и на время протекания тока в цепи.Единица измерения работы электрического тока в системе СИ:

[ A ] = 1 Дж = 1A. B . c

Мощность электрического тока показывает работу тока, совершенную в единицу времени

и равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена.

(мощность в механике принято обозначать буквой N, в электротехнике — буквой Р)

так как А = IUt, то мощность электрического тока равна: или

Единица мощности электрического тока в системе СИ:[ P ] = 1 Вт (ватт) = 1 А . B

Токовая нагрузка проводов- Токовые нагрузки, установленные в действующих нормативных документах по использованию кабелей и проводов в электрических сетях, указаны в таблицах. Указанные значения токов приведены для температур окружающего воздуха +25 °С и земли +15 °С для усредненных условий прокладки. В случае необходимости выбора конкретной токовой нагрузки для конкретного типа кабеля или провода и конкретных условий прокладки, необходимо руководствоваться методиками, указанными в стандартах и правилах.

Режим работы электичесой цепи- При подключении к источнику питания различного количества потребителей или изменения их параметров будут изменяться величины напряжений, токов и мощностей в электрической цепи, от значений которых зависит режим работы цепи и ее элементов.Реальная электрическая цепь может быть представлена в виде активного и пассивного двухполюсников Двухполюсником называют цепь, которая соединяется с внешней относительно нее частью цепи через два вывода а и b – полюса.Активный двухполюсник содержит источники электрической энергии, а пассивный двухполюсник их не содержит. Для расчета цепей с двухполюсниками реальные активные и пассивные элементы цепи представляются схемами замещения. Схема замещения пассивного двухполюсника П представляется в виде его входного сопротивления

.Схема замещения активного двухполюсника А представляется эквивалентным источником с ЭДС Eэ и внутренним сопротивлением r0э, нагрузкой для которого является входное сопротивление пассивного двухполюсника Rвх=Rн.Режим работы электрической цепи (рис. 1.23) определяется изменениями параметров пассивного двухполюсника, в общем случае величиной сопротивления нагрузки Rн. При анализе электрической цепи рассматривают следующие режимы работы: холостого хода, номинальный, короткого замыкания и согласованный.Работа активного двухполюсника под нагрузкой Rн определяется его вольт-амперной (внешней) характеристикой, уравнение которой (1.10) для данной цепи запишется в видеU=Eэ−Ir0э.Эта вольт-амперная характеристика строится по двум точкам 1 и 2 (рис. 1.24), соответствующим режимам холостого хода и короткого замыкания.

1. Режим холостого хода

В этом режиме с помощью ключа SA нагрузка Rн отключается от источника питания В этом случае ток в нагрузке становится равным нулю, и как следует из соотношения (1.12) напряжение на зажимах ab становится равным ЭДС Eэ и называется напряжением холостого хода Uхх

U=Uхх=Eэ.

2. Режим короткого замыкания

В этом режиме ключ SA в схеме электрической цепи (рис. 1.23) замкнут, а сопротивление Rн=0. В этом случае напряжение U на зажимах аb становится равным нулю, т.к. U=IRн, а уравнение (1.12) вольт-амперной характеристики можно записать в виде

.Значение тока короткого замыкания Iк.з соответствует т.2 на вольт-амперной характеристике.Анализ этих двух режимов показывает, что при расчете электрических цепей параметры активного двухполюсника Eэ и r0э могут быть определены по результатам режимов холостого хода и короткого замыкания:

Eэ=Uхх; .При изменении тока в пределах активной двухполюсник (эквивалентный источник) отдает энергию во внешнюю цепь (участок I вольт-амперной характеристики на рис. 1.24). При токе I<0 (участок II) источник получает энергию из внешней цепи, т.е. работает в режиме потребителя электрической энергии. Это произойдет, если к зажимам аb двухполюсника присоединена внешняя цепь с источниками питания. При напряжении U<0 (участок III) резисторы активного двухполюсника потребляют энергию источников из внешней цепи и самого активного двухполюсника.

8.Нелинейные цепи постоянного тока

Нелинейные свойства таких цепей определяет наличие в них нелинейных резисторов. В связи с отсутствием у нелинейных резисторов прямой пропорциональности между напряжением и током их нельзя охарактеризовать одним параметром (одним значением ). Соотношение между этими величинами в общем случае зависит не только от их мгновенных значений, но и от производных и интегралов по времени.

9.Характеристики магнитного поля,единицы магнитных величин

Характеристики магнитного поля- представляет собой один из видов материи. Оно обладает энергией, которая проявляет себя в виде электромагнитных сил, действующих на отдельные движущиеся электрические заряды (электроны и ионы) и на их потоки, т. е. электрический ток. Под влиянием электромагнитных сил движущиеся заряженные частицы отклоняются от своего первоначального пути в направлении, перпендикулярном полю (рис. 34). Магнитное поле образуется только вокруг движущихся электрических зарядов, и его действие распространяется тоже лишь на движущиеся заряды. Магнитное и электрические поля неразрывны и образуют совместно единое электромагнитное поле. Всякое изменение электрического поля приводит к появлению магнитного поля и, наоборот, всякое изменение магнитного поля сопровождается возникновением электрического поля. Электромагнитное поле распространяется со скоростью света, т. е. 300 000 км/с.

Единица магнитных велчин-

Наименование Обозначение СИ СГС СИ/СГС

Магнитная индукция В

Гс

Напряженность магнитного поля Н А/м Э

Магнитная постоянная μ0

1

Поток магнитной индукции ФB Вб ( )

Мкс

________________________________________

10.Прямолиненый проводник,кольцевая и цилиндрическая катушки

11.Ферромагниты,расчеты магнитной цепи,проводник с током в магнитном поле,закон электромагнитной индукции

Ферромагнетики- вещества, у которых магнитная проницаемость m >> 1. Это – железо, никель, кобальт, множество их сплавов, а также редкоземельные элементы. При помещении ферромагнетиков во внешнее магнитное поле они намагничиваются и начинают создавать свое собственное магнитное поле, которое может в сотни и тысячи раз превышать внешнее поле. Магнитная проницаемость ферромагнетиков колеблется от 175 у кобальта до 106 у сплава «супермаллой».При выключении магнитного поля ферромагнетик остается намагниченным, т. е. продолжает создавать свое собственное магнитное поле. Благодаря этому свойству возможно создание постоянных магнитов.Cильные магнитные свойства ферромагнетиков обнаруживаются только при температурах, меньших некоторой температуры, называемой температурой (или точкой) Кюри.

Расчеты магнитной цепи- размеры, конфигурация, материалы. Расчетная мощность двигателя. Параметры сердечников статора и ротора. Уточненное значение магнитного потока. Демпферная (пусковая) обмотка. Зубцы статора и полюсного наконечника. Спинка ротора.

Проводник с током в магнитном поле-

Закон Электромагнитной индукции- модуль ЭДС индукции в замкнутом контуре равен модулю скорости изменения пронизывающего его магнитного потока. Направление индукционного тока устанавливается на основании правила Ленца, являющегося следствием закона сохранения энергии.