1. Возникновение электрического поля.

Электрическое поле, воздействующее с определённой силой на заряженную частицу, находящуюся в нем и обладающей электрической энергией.

2. Графическое представление электрического поля.

Электрическое поле изображается силовыми линиями в виде стрелок которые направлены от + к –

+а -а

+

-

+

-

+

-

+

-

Если заряды располагаются равномерно, то электрическое поле называется однородным. Если заряды располагаются не равномерно, то электрическое поле называется не однородным.

3. Основные параметры электрического поля.

Напряжённость

Напряжённость электрического поля численно равна отношению силы, с которой поле действует на заряд к величине этого заряда.

Напряжённость равна

Напряжённость величина векторная направление вектора напряжённости совпадает с направлением силовых линий электрического поля.

Работа

Электрическое поле действуя с определённой силой на заряженную частицу перемещает её при этом поле совершает работу которая равна

А=F*l (Дж), где F-сила l-расстояние, на котором перемещаются частицы

Напряжение

Напряжение численно равно отношению работы по перемещению заряда к величине этого заряда, измеряется в вольтах

(B)

Потенциал

Потенциал численно равен работе, которая может быть совершена силами электрического поля по перемещению заряда из одной точки поля в другую потенциал которой равен 0.

4. Единицы измерения силы тока, заряда, потенциала, напряжения, электрической ёмкости.

Единицы измерения силы тока=Ампер (А)

Единицы измерения заряда= Кулон (Кл)

Единицы измерения потенциала= Вольт (В)

Единицы измерения напряжения= Вольт (В)

Единицы измерения электрической ёмкости=Фарад (Ф)

5. Энергия электрического поля.

Электрическое поле обладает энергией. Плотность этой энергии определяется величиной поля и может быть найдена по формуле:

U= ( )

,где Е – напряжённость Электрического поля, D – индукция Электрического поля

6. Конденсаторы, определение, условное графическое обозначение.

Система, состоящая из двух проводников (обкладок) разделённых диэлектриком называется конденсатором.

7.Принцип работы конденсатора:

Заряженный конденсатор создаёт внутри себя электрическое поле и обладает электромагнитной энергией,которая равна Wc=C*U²/2=q*Uc/2,ДЖ

8. Электрическая емкость конденсатора, график заряда и разряда конденсатора:

Электрическая ёмкость зависит от формы обкладок,их взаимного расположения и размеров,а также от свойств материала диэлектрика.

Если обкладки прямоугольные,то электрическая ёмкость зависит от формулы: С=E*S/d,Фарад,где S-площадь одной из обкладок,d-расстояние между обкладками,E-диэлектрическая проницаемость,зависит от диэлектрических свойств диэлектрика,является справочным данным.

График заряда и разряда конденсатора.

9.Основные элементы электрической цепи:

1)Приёмник электрической энергии,или потребитель или нагрузка-преобразует электрическую энергию в другой вид энергии в зависимости от назначения потребителя.

2)Соеденительная ситема или соеденительные провода-передаёт электрическую энергию от источника к потребителю.

3)Источник электрической энергии или источник питания-преобразует какой-либо вид энергии в электрическую энергию.

10.Внешний и внутренний участок электрической цепи:

1)Источник является внутренним участком электрической цепи.

2)Потребитель+соеденительные провода являются внешним участком электрической цепи.

11.Режимы работы электрической цепи:

1)Номинальным режимом работы электрической работы называется режим,при котором значение тока,напряжения,мощности и других параметров соответствуют номинальным значениям.

2)Рабочим режимом называется режим при котором значение токов напряжений,мощности и других параметров отличаются от номинальных в допустимых значениях.

3)Режим работы при котором ток в цепи равен 0,называется режимиом холостого хода(ХХ).

4)Режим короткого замыкания.Режим работы при котром участок электрической цепи замкнут накоротко в связи с чем напряжение в этом участке равен 0, а ток в 10 и 100 раз превышает номинальное значение.Режим опасен,он может привести к механическим и тепловым повреждениям ,к плавлению и даже к возгаранию.

12. Мощность, мощность источника, потребителя, потерь, баланс мощностей, определения, формулы:

1)Мощность-это скорость с которой совершается работа или скорость с которой один вид энергии преобразуется в другой.

Формула Мощности: P=A/t,ВТ; [1 ВТ]=[1ДЖ]/[1c];

2)Мощность источника-это скорость с которой какой-либо вид энергии преобразуется в источнике в электрическую энергию.

Формула Мощности источника:Pu=E*I,ВТ;где Е-ЭДС источника и ток в цепи.

3)Мощность потребителя-это скорость с которой электрическая энергия в потребителе преобразуется в другой вид энергии.

Формула мощности потребителя: Pn=U*I,ВТ;где U-напряжение во внешней цепи.

1.Pn=U*I=I*R*I=I²*R,ВТ.

2.Pn=U*I=U*U/R=U²/R,ВТ.

4)Мощность потерь-это мощность которая определяет неприозводительный расход энергии в источнике питания.

Формула мощности потерь:Po=Uo*I,ВТ;где Uo-это напряжени потерь внутри источника.

5)Баланс мощностей-мощность источника равна сумме мощности потребителя+мощности потерь.

Формула баланса мощностей:Pu=Pn+Po; n =Pn/Pu*100%<100%, так как Pn<Pu.

13.Коэффициент полезного действия

КПД показывает, какой процент полезная мощность составляет от затраченной

Полезная мощность это мощность потребителя а затраченная это мощность источника

Формула КПД

14 .Закон Джоуля-Ленца, формулировка, основная формула :

1)Закон Джоуля-Ленца-количество тепла выделенного током в проводнике,пропорциональна квадрату тока,протекающего по проводнику,сопротивлению проводника и времени прохождения тока по проводнику.

Формула:Q=I²*R*t,ДЖ.

15.Закон Ома для участка цепи, формулировка, основная формула:

Определение-Ток на учатке цепи прямопропорционален напряжению на этом участке и обратнопропорционален сопротивлению этого участка.

Формулы:

1.I=U/R,ампер; 2.U=I*R,вольт; 3)R=U/I,Омж

16) Закон Ома для всей цепи, формулировка, основная формула.

Ответ:

Ток в цепи прямопропорционален ЭДС источника и обратнопропорционален сумме внешнего и внутреннего сопротивления цепи.

Формула:

I=E/R+R₀,А. Где E – ЭДС источника,R – сопротивление внутреннего участка цепи.

17) Сопротивление и проводимость, определение, формулы сопротивления и проводимости.

Ответ:

Проводимость – это способность вещества или материала проводить электрический ток.

Сопротивление – это способность вещества или материала оказывать сопротивление электрическому току.

Формула зависимости сопротивления зависит от геометрических параметров резистора и от электрических свойств материала резистора.

R=ρ*L/S,Ом. Где ρ(Ро) – удельное сопротивление материала, является справочным данным. L – длина проводника. S – площадь поперечного сечения проводника.

Формула проводимости зависит от геометрических параметров проводника.

G=q*S/L, См (Сименс), где q – удельная проводимость. Является справочным данным. *

*q – буква, похожая на маленькую русскую Д!

Сопротивление и проводимость обратнопропорциональны.

G=1/R; R=1/G; ρ(Ро)=1/q(русская Д); q(опять русская Д)=1/ ρ(Ро).

18) Последовательное соединение потребителей, определение, схема, основные формулы и соотношения.

Ответ:

Последовательное соединение потребителей или приёмник электрической энергии – это такое соединение, при котором электроприёмники соединены один за другим без развлетвения и при наличии источника питания по ним течёт один и тот же ток.

I_общ=U_общ/R_экв

Схема:

Основные формулы:

I_общ=I1=I2=I3

U_общ=U1+U2+U3

R_экв(общ.)=R1+R2+R3

U1=Iобщ*R1 U 2=Iобщ*R2 U3=Iобщ*R3

Падение напряжения.

19. Последовательное соединение конденсаторов, схема и формула эквивалентной емкости.

С1 С2 С3

U_общ.

_экв. =

20.Параллельное соединение потребителей, определение, схема, основные формулы и соотношения.

Параллельным соединением приёмников (потребителей) электрической энергии называется такое соединение, при котором один зажим каждого из электроприёмников присоединён к одной точке электрической цепи, а другой зажим этих же электроприёмников присоединён к другой точке электрической цепи.

+

I₃

I₁

R₁ R₂ R₃

U _общ. I₂

-

I _общ. = I₁ + I₂ + I₃

U_{общ. =} U₁ = U₂ = U₃

I₁ =

I₂ =

I₃ =

1/ R_экв. = + +

Соотношение: токи в параллельных ветвях прямо пропорциональны проводимости этих ветвей и обратно пропорциональны их сопротивлениям.

I₁ : I₂ : I₃ = G₁ : G₂ : G₃ = : :

21.Параллельное соединение конденсаторов, схема и формула эквивалентной емкости.

U C_экв. = C₁ + C₂ + C₃

C₁ C₂ C₃

22.Первый закон Кирхгофа, формулировка, правила знаков, основная формула, пояснение.

Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле равна нулю. Правило знаков: Токи, втекающие в узел, берутся с плюсами, вытекающие из узла – с минусами.

_n

_i = 0

ⁱ⁼¹

I₁ I₂ I₁ - I₂ - I₃ + I₄ – I₅ = 0

I₅ I₃

I₄

23.Второй закон Кирхгофа, формулировка, правила знаков, основная формула, пояснение.

Алгебраическая сумма ЭДС в замкнутом контуре = алгебраической сумме падений напряжений на резисторах этого контура.

Правило знаков:

Произвольно выбирается направление обхода. Если направление обхода совпадает с направлением тока, то напряжения берутся с плюсами, если не совпадает – с минусами.

_{n n}

E_i = I_i · R_i

^{i=1 i=1}

I₃

R₁ I₁ R₂ I₂ R₃

_Обход

E₁ E₂

1. E₁ - E₂ = U₁ – U₂ = I₁R₁ – I₂R₂

2. E₂ = U₂ + U₃ = I₂R₂ + I₃R₃

3. E₁ = U₁ + U₃ = I₁R₁ + I₃R₃

24.Двухполюсники, определение, классификация, примеры двухполюсников.

Двухполюсник – часть электрической цепи, имеющая один зажим на входе и один зажим на выходе (всего 2 зажима).

Двухполюсники бывают:

• Активные (содержит источник питания)

• Пассивные (не содержит источник питания)

ДП

R₁ R₄ R₁ R₂

R₃

E₁ E₂

R₂ R₃

AДП

ПДП

25.Четырехполюсники, определение, классификация, схемы четырехполюсников.

Четырехполюсник – часть электрической цепи имеющая два зажима на входе и два на выходе.

Классифицируются четырехполюсники по ряду признаков. Они делятся на активные, т.е. содержащие источники питания, и пассивные – не содержащие источников энергии. На схемах четырехполюсник изображают прямоугольником, слева и справа которого показывают его зажимы.

По расположению эл-ов и структуре: г-образные, т-образные, п-образные

Трансформатор:

26.Схемы четырехполюсников в рабочем режиме, режиме холостого хода, режиме короткого замыкания

Рабочий режим

Режим холостого хода

Режим короткого замыкания

27. При прямой передаче энергии

При обратной передаче энергии

28.Расчет параметров электрических цепей постоянного тока.

Электрическая цепь, схема которой приведена на рисунке состоит из одного источника питания, имеющего ЭДС E и внутреннее сопротивление r₀, и резисторов R₁,R₂,R₃, подключенных к источнику по смешанной схеме. Операции расчета такой схемы рекомендуется производить в определенной последовательности.

1. Обозначение токов и напряжений на участках цепи.

Резистор R₁ включен последовательно с источником, поэтому ток I₁ для них будет общим, токи в резисторах R₂ и R₃ обозначим соответственно I₂ и I₃. Аналогично обозначим напряжения на участках цепи.

2. Расчет эквивалентного сопротивления цепи.

Резисторы R₂ и R₃ включены по параллельной схеме и заменяются согласно эквивалентным сопротивлением:

.

В результате цепь на рисунке преобразуется в цепь с последовательно соединенными резисторами R₁,R₂₃ и r₀. Тогда эквивалентное сопротивление всей цепи запишется в виде:

R_э=r₀+R₁+R₂₃

3. Расчет тока в цепи источника. Ток I₁ определим по закону Ома

I₁=U/R_э

4. Расчет напряжений на участках цепи. По закону Ома определим величины напряжений:

U₁=I₁R₁; U₂₃=I₁R₂₃

Напряжение U на зажимах ab источника питания определим по второму закону Кирхгофа (1.4) для контура I

E=I₁r₀+U; U=E−I₁r₀.

5. Расчет токов и мощностей для всех участков цепи. Зная величину напряжения U₂₃, определим по закону Ома токи в резисторах R₂ и R₃:

;  .

По формуле определим величину активной электрической мощности, отдаваемую источником питания потребителям электрической энергии:

P=EI₁.

В элементах схемы расходуются активные мощности:

;  ;  .

На внутреннем сопротивлении r₀ источника питания расходуется часть электрической мощности, отдаваемой источником. Эту мощность называют мощностью потерь  :

.

6. Проверка правильности расчетов. Эта проверка производится составлением уравнения баланса мощностей мощность, отдаваемая источником питания, должна быть равна сумме мощностей, расходуемых в резистивных элементах схемы:

.

Кроме того, правильность вычисления токов можно проверить, составив уравнение по первому закону Кирхгофа для узла схемы:

I₁=I₂+I₃.

29. МЕТОД УЗЛОВЫХ И КОНТУРНЫХ УРАВНЕНИЙ.

(МЕТОД УРАВНЕНИЙ КИРХГОФА)

Методика решения задачи этим методом.

Направление токов выбирают произвольно. Если в результате решения отдельные токи окажутся отрицательными, то это будет означать, что в действительности они проходят в направлении, противоположном

выбранному. Для определения трех неизвестных токов

необходимо составить три независимых уравнения, связывающих эти токи. На основании первого закона Кирхгофа для узла «с»:

I1 + I2 — I3 = 0

Уравнение для узла «f» имеет вид:

I3 - I2 - I1 = 0,

то есть совпадает с уравнением для узла «с».

Если сложная цепь имеет n узлов, то число уравнений, которые можно составить на основании первого закона Кирхгофа, на единицу меньше:

n - 1.

Недостающее уравнение можно получить на основании второго закона Кирхгофа. Для контура abcf при обходе по часовой стрелке:

Если направление обхода контура совпадает с направлением ЭДС и токов, то эти ЭДС и соответствующие падания напряжений берутся со знаком «плюс».

При составлении уравнений по второму закону Кирхгофа контуры нужно выбирать так, чтобы каждый из них отличался хотя бы одной ветвью.

Вывод: метод уравнений Кирхгофа сводится к составление системы уравнений в соответствии с первым и вторым законами Кирхгофа и решение этой системы относительно неизвестных токов.

Если электрическая цепь содержит «В» ветвей, то в общем случае необходимо определить «В» токов, т. е. токи в каждой из ветвей. Следовательно общее число уравнений по первому и второму законам Кирхгофа должно быть равно «В».

При числе узлов «У» - число независимых уравнений по первому закону Кирхгофа будет «У — 1», следовательно, остальные «П» уравнений должны быть составлены по второму закону Кирхгофа:

П = В - (У - 1).

Общее число уравнений, составленных по первому и второму законам Кирхгофа, равно числу ветвей, т. е. числу неизвестных токов; это позволяет найти токи во всех ветвях электрической цепи.

30.Магнитное поле: возникновение, определение.

Магнитное поле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения магнитная составляющая электромагнитного поля.

Проводник с электрическим током создает вокруг и внутри себя магнитное поле, которое представляет собой один из видов материи. Магнитное поле возникает не только вокруг проводника с током и внутри него, но и при движении любых заряженных частиц и тел.

31. Параметры, характеризующие магнитное поле.

Ответ:

1) Магнитодвижущая сила (МДС) – численно равна току вызывающего магнитное поле. Измеряется в амперах.

2)Напряженность магнитного поля – это доля МДС приходящееся на единицу длины магнитной силовой линии. Напряженность величина векторная. Направление вектора совпадает с направлением магнитных силовых линий. Измеряется в Эрстед. , где F – МДС, l – длина магнитных силовых линий.

3)Магнитная индукция– является силовой характеристикой магнитного поля. Она характеризует интенсивность магнитного поля в каждой его точке. Измеряется в Тесла. , где - абсолютная магнитная проницаемость, зависит от магнитных свойств, материала и среды, является справочным данным.

4)Магнитный поток – численно равен произведению магнитной индукции на площадь поверхности, которая пересекает магнитные силовые линии. Измеряется в Вебер. , где В – магнитная индукция, S – площадь.

5)Потокосцепление – сумма магнитных потоков сцепленных с определенными витками катушки. Измеряется в Вебер.

, N – количество витков катушки.

32. Изображение магнитного поля, определение направления магнитных линий.

Ответ:

Направление магнитных силовых линий определяется по правилу Буравчика.

Правило Буравчика -

Если поступательное движение Буравчика совместить с направлением тока в проводнике, то направление вращения Буравчика совпадает с направлением магнитных силовых линий.

33. Магнитная цепь и её основные элементы.

Ответ:

Магнитная цепь (МЦ) – часть электротехнического устройства, предназначенного для создания в определенном месте пространства магнитного поля требуемой интенсивности и направленности. Магнитные цепи составляют основу практически всех электротехнических устройств и многих измерительных приборов.

В составе МЦ имеются элементы, возбуждающие магнитное поле (одна или несколько намагничивающих обмоток или постоянные магниты) и магнитопровод, выполненный в основном из ферромагнитных материалов. Использование ферромагнетиков обусловлено их способностью многократно усиливать внешнее (по отношению к ним) магнитное поле, создаваемое намагничивающими обмотками или постоянными магнитами. Ферромагнетики отличает высокая магнитная проницаемость по сравнению с окружающей средой, что дает возможность концентрировать и направлять магнитные поля.

34. Катушка индуктивности, определение, условное графическое обозначение.

Ответ:

Катушка индуктивности – реактивный элемент, который обладает реактивным индуктивным сопротивлением, которое прямо пропорционально зависит от частоты сигнала

Катушка индуктивности – элемент электрической цепи, предназначенный для использования его индуктивности в работе электрических схем. Измеряется в Генри [Гн].

35. Формула индуктивности от геометрических параметров и через потокосцепление.

Ответ:

Индуктивность численно равна отношению потокосцеплению катушки к току, протекающему по ней

L=(Ѱ/I), Гн Гн= Вб/А

Индуктивность зависит от геометрических параметров катушки и от ее магнитных свойств о формуле.

L= ( _a*N²*S)/l, Гн

µ_a-магнитная постоянная = 4π*10^-7 Гн/м

N – количество витков

S – площадь поперечного сечения проводная

l – длина катушки

36. Энергия магнитного поля.

Ответ:

L – индуктивность катушки, I – сила тока.

37.Явление электромагнитной индукции, взаимоиндукции, самоиндукции.

1.Явление возникновения ЭДС в катушке индуктивности при изменении магнитного потока, пронизывающего её называется явлением элетромагнитной индукции,причем, ЭДС, возникающего при этом всегда направлена против причины ее возникновения .

2.Явление возникновения эдс в катушке индуктивности при изменении тока, протекающего по катушке называется явлением самоиндукции

3.Явление возникновения эдс в 1 из магнитосвязанных катушках при смещении тока в другой катушке называется явлением взаимоиндукции

38.Эдс электромагнитной индукции, самоиндукции, взаимоиндукции.

1. Е_э.и. = - -ф'(t), B , где ф'(t), - первая производная магнитного потока => ЭДС_эи зависит от скорости изменения магнитного потока.Знак "-" по правилу ЛЕНЦА указывает на то, что ЭДС всегда направленна против причин ее возникновения

2.Е_с.и. = - l* i'(t), B

Е_с.и зависит от индуктивности катушки и от скорости изменения тока протекающего по ней .

3.E._в.и1 = - M*i2'(t)B

E._в.и2 = - M*i1'(t)B ,

где М- взаимоиндуктивность

М= k√L1*L2

где L1- индуктивность 1ой катушки

L2- второй катушки

K- коэффициент связи между двумя катушками , он зависит от расстояния между катушками, от их взаимного располоджения и от магнитных свойств среды , K всегда меньше 1 , тк есть потери

39.Правило Ленца.

Материал из Википедии — свободной энциклопеди

Правило Ленца определяет направление индукционного тока и гласит:

Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток.

Правило сформулировано в 1833 году Э. Х. Ленцем. Позднее оно было обобщено на все физические явления в работах Ле Шателье (1884 год) и Брауна (1887 год), это обобщение известно как принцип Ле Шателье — Брауна.

Эффектной демонстрацией правила Ленца является опыт Элиу Томсона.

(взято с википедии тк в тетради нет )

40. Графическое представление переменного синусоидального тока и напряжения.

41.Параметры переменного тока: амплитуда, период, частота, действующее и среднее значение.

Период(T) - время 1 полного колеания

Линейная частота(f) - кол-во колебаний в секунду (Гц)

T и f обратно пропорциональны T=1/f ; f = 1/t

Im, Um, Em - амплитуда (соотвественно тока , напряжения , ЭДС) - максимальное отклонение от нуля или от точки ровновесия

i,u,e - мгновенное занчение (тока. напряжения .ЭДС) - значение сигнала в определенный момент времени

Действующее значение переменного тока ровно значению такого эквивалентного постоянного тока , который проходя через тоже сопротивление, что и переменный выделяет в нем за период такое же кол-во тепла . Действующее значение и амплитудное значение связанны между собой через определенное число или коэффициент .

Среднее значение синусоидального сигнала равно отношению кол-ва электричества , прошедшее через поперечное сечение проводника за пол-периода к длительности этого периода . Среднее занчение сигнала также связанно с амплитудой через коэффициент.

42.Фаза, начальная фаза, сдвиг фаз, показать на графике. (взял у клипова ) Фаза, начальная фаза, сдвиг фаз, показать на графике.

Фаза - это свойство переменного тока. Величина напряжения в проводе в каждый момент времени.

Фаза – аргумент синусоидальных токов, напряжений и ЭДС.

Фаза - это величина, которая характеризует состояние колеблющегося тела в некоторый момент времени - его положение и направление движения.

Начальная фаза, определяет значение тока в момент времени t=0.

Сдвиг фаз - разность между начальными фазами двух переменных величин, изменяющихся во времени периодически с одинаковой частотой.

График.

Фаза меняется за период колебаний от 0 до 2π - период синуса (косинуса).