Лекция №1

Электротехника и основы электроники

Введение.

Электротехника – наука о техническом использовании электричества и магнетизма в народном хозяйстве.

Электроника – отрасль науки и техники, изучающая электронные приборы, схемотехнические устройства на их базе и применение этих устройств в различных промышленных установках.

В результате изучения курса студент должен знать:

1. Основные электротехнические законы, методы анализа и расчета электрических цепей, простейших электрических и электронных устройств;

2. Принципы действия и использования основных электротехнических, электронных устройств и электроизмерительных приборов;

3. Электрическую терминологию и символику;

Студент должен уметь

4. Выбирать и эксплуатировать в соответствии с паспортными данными необходимые электрические и электронные устройства и приборы;

5. Формулировать требования (выдавать техническое задание), предъявляемые к электроустановке, а при необходимости – и создавать несложные установки самостоятельно.

6. Оценивать перспективы своей отрасли с точки зрения автоматизации и кибернетизации производственных процессов

1. Электротехника

   1. Электрические цепи постоянного тока

      1. Электрическая цепь и ее элементы

Электрическая цепь – это совокупность соединенных друг с другом источников эл. энергии и ее приемников, по которым может протекать эл. ток.

Для удобства описания, анализа и расчета эл. цепей используют ее графическое изображение, называемой схемой эл. цепи (рис.1.1)

- Гальванический элемент И служит источником эл. энергии;

- лампа накаливания Л служит приемником эл. энергии, преобразующим ее в световую и тепловую;

- выключатель К коммутирует

- амперметр А измеряет ток в цепи;

- вольтметр V измеряет падение напряжения на лампе

1. б) в) г) д)

Рис.1.2 Источники эл. энергии:

а) гальванический элемент ;

б) батарея гальванических элементов;

в) генератор постоянного тока;

г) термопара;

д) фотодиод.

а) б) в) г) д)

Рис.1.3 Приемники электрической энергии

а) резистор;

б) лампа накаливания;

в) обмотка электромагнитного реле;

г) конденсатор;

д) катушка индуктивности.

а) б) в) г) д)

Рис.1.4 Коммутационные (вспомогательные) элементы эл. цепи

а) выключатель;

б) переключатель;

в),г) разъемы;

д) плавкий предохранитель.

Источники эл. энергии и элементы, обеспечивающие преобразование эл. энергии (диоды, транзисторы, тиристоры, и т.д.) наз. активными элементами эл. цепи.

Все остальные элементы (приемники и вспомогательные устройства) наз. пассивными элементами эл. цепи.

2. Признаки классификации электрических цепей

В зависимости от характеристик источников эл. цепи подразделяются на цепи постоянного и переменного тока.

В зависимости от структуры различают неразветвленные (одноконтурные) и разветвленные (многоконтурные) цепи

Рис.1.5. Схема разветвленной эл. цепи.

Элементы разветвленной цепи: узлы, ветвь, контуры

В узле-точке (а,в) разветвления сходится не менее 3 ветвей

Ветвь – это заключенный между двумя узлами участок эл. цепи, образованный одним или несколькими последовательно соединенными эле-ментами, через которые протекает один и тот же эл. ток (a-m-b, a-n-b, a-p-b)

Контур - это замкнутый путь, проходящий по ветвям эл. цепи, причем ни одна ветвь в процессе обхода не повторяется дважды (a-m-b-p-a, a-m-b-n-a,

a-n-b-p-a). I

Независимым наз. контур разветвленной цепи, отличающийся от других контуров этой цепи хотя бы одной ветвью.

Для эл. цепи (рис.1.5) количество ветвей в=3; узлов у=2; контуров N_k=3; независимых контуров N_нк=[в-(у-1]=[3-(2-1)]=2.

Эл. цепи, содержащие один источник эл. энергии, наз. простыми, а более одного – сложными. R₃

Эл. цепи наз. линейными, если сопротивление ее элементов не зависит от силы протекающего по ним тока и от приложенных к ним напряжений. В противном случае цепь нелинейна.

1. б)

Рис 1.6. Вольт-амперные характеристики цепи: а) линейной; б) нелинейной

Графически выраженную зависимость между напряжением, приложенным к цепи, и протекающим в ней током наз. вольт-амперной характеристикой (ВАХ).

Пример ВАХ линейной цепи, описываемой линейной зависимостью , где , показан на рис.1.6.а, а нелинейной цепи, описываемой нелинейной зависимостью – на рис 1.6.б

Далее преимущественно рассматриваются линейные цепи.