Основы энергетики, заочники 1-й курс

Лекция 1. 14.09.12 Тема: Основные сведения из электротехники

Сведения из физики

Список литературы:

1. Ванюшин М. Первые шаги в электротехнику. Просто о сложном.— СПб.: Наука и Техника, 2011. — 352 с.

2. Прищеп Л.Г. Учебник сельского электрика.— М.: Колос, 1989.— 600 с.

Что такое электричество? Как известно все тела состоят из молекул, которые состоят из атомов, а атомы из протонов, нейтронов, электронов. Электроны движутся вокруг ядра и находятся на разных расстояниях. Взаимодействие электронов и протонов ослабляется по мере удаления электронов от ядра. Число электронов в атомах можно изменить трением, нагреванием, с помощью света, химических реакций и т.д. Одни атомы отдают электроны и приобретают положительный заряд, а другие захватывают электроны и приобретают отрицательный заряд. У источников тока на одной стороне избыток положительных зарядов, а на другой стороне их недостаток.

Запас энергии единицы количества электричества, находящейся в данной точке поля называется потенциалом, это работа, затраченная на перенос заряда в эту точку. Измерить потенциал невозможно. Измеряют разность потенциалов между двумя точками. Чем больше потенциал, тем больше разность между (+) и (-). Эта разность потенциалов и есть электродвижущая сила (ЭДС). ЭДС, как и разность потенциалов, измеряется вольтметром. У источника ЭДС есть два вывода, куда подключают провода, на них измеряют величину ЭДС при отсутствии нагрузки.

Под действием разности потенциалов в цепи протекает ток. Движение электрических зарядов называется электрическим током. В металлических проводниках носителями электрических зарядов являются свободные электроны, они движутся под действием разности потенциалов. Электрические заряды движутся по замкнутой цепи. Цепь — это замкнутый контур, состоящий из источника разности потенциалов (источника ЭДС), проводов и различных сопротивлений (лампы, нагреватели, электронная техника).

Электричество — совокупность явлений, связанных с существованием, движением и взаимодействием электрических зарядов.

В обычной жизни электричеством называют электрическую энергию, потребляемую от источников энергии. В качестве источников используются химические, солнечные, геотермальные, электромеханические электростанции. От этих электростанций электрическая энергия по электрическим проводам передается потребителям. Электрическая энергия обеспечивает комфортные условия жизни путем преобразования в световую, тепловую, механическую энергии.

Источники электроэнергии, устройства передачи ее и потребители образуют электрическую цепь.

В электрических цепях различают источники электродвижущей силы (ЭДС) и источники тока. С своей практической деятельности мы почти в 100% используем источники ЭДС. ЭДС — это разность электрических зарядов на выводах источника. Можно считать, что ЭДС равна напряжению на выводах источника питания (аккумулятора, трансформатора, генератора) на холостом ходу, когда нагрузка не подключена. Это напряжение можем измерить вольтметром.

В энергетике и в электронике используют цепи постоянного (не изменяющегося по величине в течение времени) и переменного (изменяющегося по величине в течение времени) тока. Цепи постоянного тока получают питание от аккумуляторов, генераторов постоянного тока, выпрямителей, эти элементы являются источниками ЭДС. При протекании постоянного тока по проводам учитывают только их активное сопротивление. На постоянном токе работает почти все электрооборудование автомобилей, тракторов и других транспортных средств.

Наибольшее распространение получил переменный ток, протекающий под действием ЭДС, создаваемой в генераторах переменного тока.

Для удобства представления и анализа каждый элемент электрической цепи изображается условным графическим изображением (своеобразным иероглифом). Из этих изображений «собирается» на чертеже цепь любой сложности.