Глава 1. Основы электротехники

1. Основные понятия и определения электротехники

1.1.1. Электрический ток и его частота

Одним из основных понятий электротехники является понятие об электрическом токе.

Электрический ток – это направленное движение электрических зарядов в веществе или в вакууме под воздействием электрического поля.

Ток характеризуется силой, измеряемой в амперах (А). Один ампер соответствует перемещению через поперечное сечение проводника в течении одной секунды (с) заряда электричества величиной в один кулон (Кл): 1А=1Кл/с.

В общем случае, обозначив ток буквой , а заряд q , получим:

Следует отметить, что существует ряд других определений электрического тока, среди которых особое место занимает до сих пор не вполне осмысленное определение Майкла Фарадея (в современной интерпретации): Электрический ток есть ось сил, в направлении которых действует электромагнитное поле.

По типу носителей электрических зарядов и среды их перемещения различают токи проводимости и токи смещения. Проводимость делят на электрическую и ионную.

Для установившихся режимов различают два вида токов: постоянный и переменный. Постоянным называют ток который может изменятся по величине, но не изменяет своего знака сколь угодно долгое время. Переменным называют ток, который периодически изменяется как по величине так и по знаку. Переменные токи различают на синусоидальные и несинусоидальные. Синусоидальным называют ток, изменяющийся по периодическому закону:

где - амплитудное (наибольшее) значение тока, А,

Скорость изменения переменного тока характеризуется его частотой, определяемой как число полных повторяющихся колебаний в единицу времени. Частота обозначается буквой и изменяется в Герцах (Гц). Так, частота тока в сети 50 Гц соответствует 50 полным колебаниям в секунду. Угловая частота - скорость изменения тока в радианах в секунду и связана с частотой простым соотношением:

установившиеся значения постоянного и переменного токов обозначают прописной буквой I. неустановившееся значения- буквой .

Условно положительным направлением тока считают направление движения положительных зарядов.

1.1.2. Электродвижущая сила, электрического напряжения

При преобразовании других видов энергии в электрическую в преобразователях энергии возникает ЭДС потенциально способная совершить работу по перемещению в электрической цепи электрических зарядов. ЭДС измеряется в вольтах (В) и обозначается латинской буквой Е или е.

Если источник ЭДС подключить к замкнутой цепи, то она окажется под воздействием электромагнитного поля, а на её участках установятся разности электрических потенциалов и напряжения.

Электрическое напряжение – это величина, численно равная работе затраченной на перемещение единицы электрического заряда между двумя произвольными точками электрической цепи. Напряжение как и ЭДС измеряется в вольтах. Установившееся значение обозначают буквой U, а неустановившееся строчной буквой u. По аналогии с током различают постоянное и переменное напряжение. Постоянное напряжение может изменятся по величине при этом не изменяя своего знака.

Переменное напряжение периодически изменяет свою величину и знак. В электротехнике, в основном, имеют дело с синусоидальным напряжением, описываемым уравнением:

где - амплитудное значение напряжения, В.

Специальные преобразователи помогают получать также периодически изменяющиеся напряжения произвольной формы.