- •Содержание
- •Г л а в а 6. Элементы и параметры электрических цепей переменного тока
- •Приложение
- •Введение
- •Электростатическое поле
- •1. Закон кулона
- •2. Напряженность электрического поля
- •3. Диэлектрическая проницаемость
- •Контрольные вопросы
- •Проводники в электрическом поле. Цепи постоянного тока. Токопроводящие материалы.
- •1. Электрический ток
- •2. Напряженность электрического поля, потенциал, напряжение и эдс
- •3. Электрическое сопротивление и проводимость
- •4. Закон ома
- •5. Законы кирхгофа
- •6. Соединение резисторов
- •7. Закон джоуля-ленца. Нагревание проводников.
- •8. Короткое замыкание и перегрузки. Тепловая защита.
- •9. Мощность
- •10. Электрические цепи с несколькими источниками энергии
- •11. Делитель напряжения
- •12. Потери напряжения и мощности в проводах
- •13. Передача электрической энергии по проводам
- •14. Токопроводящие материалы
- •Контрольные вопросы
- •Диэлектрики в электрическом поле. Изоляция электротехнических материалов. Диэлектрические материалы.
- •1. Строение диэлектрика.
- •2. Диэлектрик в электрическом поле. Поляризация диэлектрика
- •3. Электрическая емкость. Конденсаторы.
- •4. Соединение конденсаторов
- •5. Энергия электрического поля конденсатора
- •6. Электрический пробой диэлектрика
- •7. Диэлектрические материалы. Изоляция электротехнических материалов.
- •Контрольные вопросы
- •Магнитное поле. Электромагнетизм и электромагнитная индукция. Магнитные материалы.
- •1. Магнитное поле в неферромагнитной среде. Основные понятия
- •2. Напряженность и индукция магнитного поля
- •3. Магнитный поток.
- •4. Индуктивность.
- •5. Магнитные свойства веществ. Магнитная проницаемость
- •Магнитные свойства ферромагнитных материалов. Намагниченность.
- •7. Циклическое перемагничивание. Гистерезис.
- •8. Ферромагнитные материалы
- •9. Электромагнитные силы
- •10. Электромагнитная индукция
- •11. Вихревые токи
- •12. Эдс самоиндукции и взаимоиндукции
- •Контрольные вопросы
- •Линейные электрические цепи переменного тока
- •Основные определения
- •Сложение синусоидальных величин
- •Среднее значение синусоидальных величин
- •Контрольные вопросы
- •Элементы и параметры электрических цепей переменного тока
- •1. Цепь с активным сопротивлением
- •2. Электрическая цепь с индуктивностью
- •Резонанс напряжений
- •Параллельное соединение r, l, c – элементов
- •Контрольные вопросы
- •Трехфазные электрические цепи
- •Принципы построения трехфазных электрических цепей
- •Соединение звезда. Несимметричная нагрузка. Явление перекоса фаз
- •Нулевой провод
- •Мощность трехфазной системы
- •Контрольные вопросы
- •Нелинейные электрические цепи
- •Характеристики нелинейных электрических цепей и элементов
- •Электрическая цепь с нелинейным индуктивным элементом
- •Трансформаторы
- •Контрольные вопросы
- •Электрические машины переменного тока
- •Вращающееся магнитное поле
- •Устройство асинхронного двигателя
- •Принцип работы асинхронного двигателя
- •Регулирование числа оборотов асинхронного двигателя
- •Однофазные асинхронные двигатели
- •Синхронный генератор. Устройство и принцип работы
- •Синхронный двигатель. Принцип работы
- •Контрольные вопросы
- •Машины постоянного тока
- •Общие сведения
- •Устройство и работа генератора постоянного тока
- •Типы генераторов постоянного тока
- •Генератор с независимым возбуждением
- •Генератор с параллельным возбуждением
- •Генератор с последовательным возбуждением
- •Генератор со смешанным возбуждением
- •Двигатели постоянного тока
- •Контрольные вопросы
- •Переходные процессы в электрических цепях
- •Основные определения
- •2. Зарядка и разрядка конденсатора
- •3. Релаксационные колебания
- •4. Включение и выключение реальной индуктивной катушки при постоянном напряжении источника
- •5. Разрядка конденсатора на индуктивность
- •Контрольные вопросы
- •Современные способы получения электрической энергии. Виды силовых электростанций. Альтернативная электроэнергетика.
- •1. Тепловые электростанции (тэс)
- •Экологические проблемы тэс
- •2. Гидравлические электрические станции (гэс).
- •3. Гидроаккумулирующие электрические станции (гаэс)
- •4. Приливные электрические станции
- •5. Атомные электрические станции (аэс)
- •55Cs140→56Ba140→57La140→58Ge140→стабильное ядро;
- •37Rb94→38Sr94→39y94→40Zr90→ стабильное ядро.
- •Магнитогидродинамическое преобразование энергии (мгд-генераторы).
- •7. Термоэмиссионные генераторы
- •8. Солнечные электростанции
- •9. Электрохимические генераторы
- •10. Термоэлектрические генераторы
- •11. Геотермальные электростанции
- •12. Термоядерная энергетика
- •13. Водородная энергетика
- •14. Понятие о единой энергетической системе.
- •Контрольные вопросы
- •Атомно-молекулярная теория строения вещества
- •Структура и строение атома
- •Линейчатый спектр. Постулаты бора и квантование орбит
- •Корпускулярно - волновой дуализм нанообъектов. Волны де-бройля
- •Туннелирование
- •Классификация наноматериалов
- •8. Трехмерные наноматериалы
- •Размерные эффекты и свойства нанообъектов
- •Химические свойства наноматериалов
- •Тепловые свойства нанообъектов
- •Магнитные свойства нанообъектов
- •Функциональные и конструкционные углеродные наноматериалы.
- •Получение углеродных наноструктур
- •Применение и использование наноматериалов в практической деятельности
- •Контрольные вопросы
- •Приложение
- •Сложение векторов.
- •Метод комплексных чисел
- •Расчет цепей методом узлового напряжения
Электростатическое поле
1. Закон кулона
Одним из видов материи является электрическое поле.
Электрическое поле действует на заряженное тело, помещенное в это поле. Направление сил действия поля изображается силовыми линиями. Для уединенных зарядов линии поля являются радиальными силовыми линиями ( рис.1а,б)
Рис.1
Если заряженное тело находится вблизи другого заряженного тела, то электрическое поле одного заряженного тела будет взаимодействовать с электрическим полем другого заряда. Сила взаимодействия двух полей определяется законом Кулона
, (1 - 1)
где F– сила действия поля на заряд, внесенный в данное поле, т.е. сила взаимодействия двух полей (в ньютонах) ,Q– величина заряда, создающего поле (в кулонах),q– величина заряда, внесенного в электрическое поле (в кулонах),R– расстояние между центрами тел, несущих заряды ( в метрах), εc -электрическая проницаемость среды,, в которой взаимодействуют заряды
Рис.2 Рис.3
Силы заимодействия полей двух зарядов направлены так, что разноименные заряды (положительный и отрицательный) притягиваются, а одноименные заряды (положительные или отрицательные) отталкиваются (рис.2а,б).
Закон Кулона справедлив для точечных зарядов.
2. Напряженность электрического поля
Е- векторная величина, характеризующая электрическое поле и численно равная силе, действующей на единицу положительного заряда, помещенного в данную точку поля, т.е.
(1-2)
где – сила, с которой поле действует на заряд в данной точке ,q– величина заряда , внесенного в данную точку поля.
Измеряется величина напряженности [ ] = В/м.
Для точечного заряда
(1-3)
Если электрическое поле создается не одним, а несколькими зарядами, то имеет место принцип суперпозиции (наложения) полей.
рис. 4 Рис. 5
Результирующий вектор напряженности электрического поля, созданного зарядами Q1 иQ2находят как векторную сумму (рис.4)
. (1-4)
Электрическое поле называют однородным, если во всех его точках напряженность поля одинакова по величине и направлению, т.е. силовые линии такого поля параллельны друг другу. Однородное поле возникает между двумя плоскими параллельными пластинами, заряженными разноименно (рис.5).
3. Диэлектрическая проницаемость
Диэлектрическая проницаемостьсредыεc есть величина, характеризующая влияние среды на силы взаимодействия электрических полей. Различные среды имеют различные значения εc.
Абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума называется электрической постоянной ε0=8,85 10-12ф/м.
Отношение абсолютной диэлектрической проницаемости среды к электрической постоянной называют относительной диэлектрической проницаемостью
, (1-5)
т.е. относительная диэлектрическая проницаемость ε - это величина показывающая , во сколько раз абсолютная диэлектрическая проницаемость среды больше электрической постоянной. Величина ε размерности не имеет.
Таблица 1
Относительная диэлектрическая проницаемость изоляционных материалов
Как видно из таблицы у большинства диэлектриков ε = 1-10 и мало зависит от электрических условий и температуры среды.
Существует группа диэлектриков, называемых сегнетоэлектриками, в которыхε может достигать значений до 10 000, причемε сильно зависит от внешнего поля и температуры. К сегнетоэлектрикам относятся титанат бария, титанат свинца, сегнетова соль и др.