Модуль 1 основные понятия и законы электрических цепей вводный комментарий к модулю

Студент должен:

– знать элементы электрических цепей, схемы замещения цепей, физический смысл напряжения, тока, ЭДС, мощности, энергии, законы Ома, Кирхгофа, Джоуля–Ленца, понятия «ветвь», «узел», «контур», способы соединения элементов;

– характеризовать схемы электрических цепей по роду напряжения источника, по виду соединения приемников;

– прогнозировать изменение токов и напряжений на участках цепи при изменении сопротивлений приемников;

– уметь применять закон Ома, законы Кирхгофа при расчетах электрических цепей, проводить эксперимент по исследованию режимов работы цепи, вести записи нового материала;

– формировать точность и аккуратность при решении возникающих проблем.

Закон Ома, два закона Кирхгофа являются основными законами электрических цепей постоянного и переменного тока. На базе законов основаны методы расчета электрических цепей.

Знание элементов схемы электрической цепи, их свойств, способов соединения необходимы для правильного использования законов электрических цепей, эквивалентного преобразования различных схем соединения элементов.

Основная роль в прикладной электротехнике принадлежит переменному току, главное преимущество которого заключается в возможности просто и с малыми потерями энергии трансформировать (преобразовывать) напряжение, получая высокое напряжение для передачи электрической энергии по длинным линиям и сравнительно низкое — для ее распределения потребителям. Кроме того, однофазные и трехфазные генераторы и двигатели синусоидального тока имеют более простое устройство и, следовательно, более просты в эксплуатации и надежны.

На практике все источники энергии переменного тока (генераторы электростанций) создают ЭДС, изменяющуюся во времени по синусоидальному закону. Электрические цепи, в которых действуют синусоидальные источники ЭДС, называются электрическими цепями синусоидального тока, напряжения. Понятия схемы цепи, ветви, узла, контура, способы соединения участков цепи, которые были даны ранее для цепей постоянного тока, остаются равнозначными и для цепей синусоидального тока.

В данном модуле рассматриваются только цепи с сосредоточенными параметрами, для которых можно считать, что сопротивление R, индуктивность L, емкость С сосредоточены на отдельных участках. Данное предположение является научной абстракцией, справедливой практически для большинства цепей.

Процессы в цепях переменного тока принципиально отличаются от процессов в цепях постоянного тока. В цепях переменного тока, в отличие от цепей постоянного тока, изменяются магнитные и электрические поля, связанные с цепью, что ведет к возникновению ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции, протекания зарядных и разрядных токов.

Применительно к цепям постоянного тока были сформулированы основные физические законы. Эти законы, например законы Кирхгофа, справедливы и в применении к цепям переменного тока, но только для реально существующих мгновенных значений величин. В данном модуле излагается материал, посвященный изучению закономерностей электромагнитных явлений в цепях переменного тока, соотношений между током и напряжением на участках цепи, энергетических процессов.