І Физические основы электротехники Предисловие

Вся техника, созданная инженерами, базируется на физических явлениях и законах.

Часть техники – электротехника базируется на семи электромагнитных явлениях и законах: электризации тел, взаимодействия заряженных тел, электрического тока, теплового действия электрического тока, электромагнетизма, электромагнитной индукции, электромагнитной силы.

Указанные явления и законы лежат в основе принципа действия и конструкции электрических генераторов, электрических двигателей, трансформаторов, электроизмерительных приборов, магнитных пускателей, реле и других электротехнических устройств.

Изучаться физические явления будут по следующему алгоритму:

• описание сути физического явления;

• характеристика физических величин, введенных для описания физического явления;

• формулировка закона, устанавливающего количественную связь между введенными физическими величинами;

• математическая запись закона;

• применение явления в технике.

При изучении каждого явления используются обучающе-контролирующие задания, комплексные квалификационные задания с вариантами исходных данных, творческие конструкторско-экспериментальные задания.

Это позволяет обеспечить процесс познания от живого созерцания к абстрактному мышлению, а от него к практике.

Тема 1. Изучение физических явлений

1. Физическое явление

1.1.1 Описание физического явления

Слово «физика» в переводе с греческого означает «природа».

Под словом «природа» люди понимают все, что нас окружает на Земле и в Космосе: почва, растения, животные, океаны, моря, озера, реки, горы, долины, леса, воздух, Луна, Солнце, звезды. Мы сами также являемся частью природы.

Мы живем в окружающей нас природе и с помощью наших органов чувств (слуха, зрения, обоняния, осязания) наблюдаем за тем, что в ней происходит. И все нами увиденное, услышанное, почувствованное мы будем называть «природными явлениями». Например, гремит гром, сверкают молнии, дует ветер, идет дождь – все это природные явления.

Рассмотрим такое природное явление как дождь. Чтобы объяснить это явление, люди старались понять, в чем оно состоит, при каких обстоятельствах и условиях оно возникает; в результате пришли к выводу о том, что это природное явление состоит из целого ряда других явлений, переходящих от одного к другому: нагревания воды, испарения воды, подъема водяного пара вверх, охлаждения пара и образования капель и, наконец, падения капель на землю. Все эти явления, из которых состоят природные явления, в дальнейшем будем называть «физическими явлениями».

Физика изучает очень многие физические явления. Постараемся установить последовательность изучения физических явлений. Рассмотрим это на примере такого физического явления, как нагревание воды.

Вначале разберемся, в чем состоит это физическое явление или другими словами, в чем его физическая суть. Как хорошо известно, если подвести теплоту к емкости с водой от любого постороннего источника, например, от газовой горелки, от электроплитки, от горящего костра или от любого другого источника, то с течением времени вода нагревается. Таким образом, мы описали это физическое явление. Это и есть первый шаг изучения физического явления.