Зміст|вміст|
Вступ ………………………………………..........................................6
1 Електричне поле................................................................................7
1.1 Короткі відомості про будову матерії..…....................................7
1.2 Закон Кулона. Напруженнність електричного поля...................13
1.3 Робота по переміщенню заряджених частинок в
електричному полі.........................................................................18
1.4 Провідники в електричному полі.................................................22
1.5 Електричний струм в провідниках...............................................24
1.6 Розрахунок електричних ланцюгів постійного струму.............31 1.7 Закони Кірхгофа.............................................................................35
1.8 Метод контурних струмів..............................................................37
2 Магнітне поле і магнітні ланцюги...................................................38
2.1 Робота при переміщенні проводу із струмом. Магнітний
потік і потокозчеплення.................................................................44
2.2 Індуктивність і взаємоіндуктивність.............................................51
2.3 Обчислення індуктивності.............................................................55
2.4 Магнитні властивості речовини. Закон повного струму.............57
3 Електричні ланцюги постійного току............................................62
3.1 Структура електричних струмів...................................................62
3.2 Одноконтурні лінійні електричні ланцюги ................................63
3.3 Багатоконтурні лінійні електричні ланцюги ...............................66
|гаданий|
4 Електричні ланцюги змінного струму...........................................69
4.1 Генерування синусоїдальних електричних величин ..................69 4.2 Прості лінійні електричні ланцюги синусоїдального струму....72
5 Асинхронні машини........................................................................78
5.1 Призначення і будова асинхронних машин................................78
5.2 Робота трифазної асинхронної машини у режимі двигуна........80
5.3 Асинхронні виконавчі двигуни.....................................................81
6 Синхронні машини, двигуни і тахогенератори ...........................86
6.1 Призначення і будова синхронних машин.................................86
6.2 Робота трифазної синхронної машини у режимі двигуна..........88
6.3 Призначення і будова машин постійного струму......................90
7 Основи електроніки........................................................................93
7.1 Електричний струм у напівпровідниках......................................93
7.1.1 Класифікація речовин за провідністю......................................97
7.1.2 Струми власних напівпровідників............................................99
7.2 Домішкові напівпровідники......................................................101
7.3 Дифузія носіїв заряду напівпровідників ................................105
7.4 Визначення та класифікація електричних переходів .............107
7.4.1 Електронно-дірковий перехід зовнішнього
електричного поля.....................................................................108
7.4.2 Електроно-дірковий перехід із зовнішнім
джерелом напруги.....................................................................113 7.5 Вольт-амперна характеристика ідеалізованого переходу......118
7.6 Ємнісні властивості р-п- переходу...........................................120
7.7 Пробій р-п- переходу................................................................121
7.8 Перехід метал-напівпровідник.................................................123
8 Підсилювачі синусоїдальних коливань..................................125
8.1 Підсилювачі безперервних сигналів.........................................124
8.1.1Принцип роботи підсилювача безперервних
сигналів на лампі........................................................................125
8.2 Типова принципова схема підсилювача безперервних
сигналів на тріоді.........................................................................127
8.3 Вибір робочої точки і способи створення напруги
автоматичного зсуву...................................................................128
8.4 Фізичні процеси в підсилювачі при підсиленні
імпульсних сигналів....................................................................131
8.5 Типова схема підсилювача імпульсних сигналів…………...133
8.6 Підсилювачі зі зворотним зв”язком……………………….....135
8.6.1 Види зворотного зв”язку...........................................................135
8.6.2 Вплив зворотного зв”язку на характеристики
підсилювача................................................................................136
9 Транзистори..................................................................................138
9.1 Визначення транзистора……………………………………......138
9.2 Напівпровідникові підсилювачі..................................................141
10 Спрямляючі пристрої...................................................................143
11 Мікроелектроніка та цифрова техніка.......................................150
11.1 Основні терміни і визначення в мікроелектроніці.................150
11.2 Особливості інтегральних карт як нового типу
напівпровідникових приладів....................................................152
11.3 Класифікація інтегральних мікросхем.....................................153
11.4 Система умовних позначень інтегральних мікросхем...........157
11.5 Загальна характеристика цифрових інтегральних схем.........159
11.5.1Елементарні логічні операції...................................................159
11.5.2 Характеристики і параметри цифрових інтегральних схем........................................................................................….161
11.5.3 Класифікація цифрових інтегральних схем......................….163
Тригери..................................................................................….166Література...................................................................................173
ВСТУП
Сучасний науково-технічний прогрес не може існувати без електрофікації тієї бази, на якій розвиваються найсучасніші технічні засоби виробництва. Тому завжди у всіх країнах розвивалась і розвивається наука по використаню електричної енергії у виробництві транспорту , електроної промисловості та побутової техніки|.
Потреби народного господарства в електричній енергії невпинно зростають, що вимагає відповідного зростання її виробництва.
З розвитком електрофікації прискореним темпом |розпочинає| розвивається електротехнічна промисловість – виробництво потужних гідро і турбогенераторів, трансформаторів, електродвигунів, комутаційної апаратури, приладів для автоматизації виробничих процесів.
Електрична енергія може бути одержана з двох видів енергії. У великих кількостях її одержують в результаті переробки механічної енергії за допомогою електро|машиних генераторів. На сьогоднішній день розроблені методи безпосереднього перетворення теплової і ядерної енергії на електричну. Ці методи основні при одержані електричної енергії у великих кількостях.
Відомі методи прямого перетворення теплової променевої і хімічної енергії на електричну, які давно використовуються в радіотехніці, вимірювальній техніці та автоматиці.
З використанням різноманітної електричної апаратури, електричних приладів отримали подальший|дальше| розвиток | такі галузі| науки, як: медицина, геологія, біологія, математика, астрономія та інші.
Особливої уваги потребують електроннообчислювальна наука і техніка, які стали сьогодні провідними.
Подальший розвиток електротехніки, цифрової обчислювальної техніки потребує підготовки і відповідних фахівців|спеціалістів|.
При вивченні основ електротехніки студенти| повинні засвоїти фізичну суть електромагнітних| і магнітних явищ. Це дасть їм можливість|спроможність| правильно використовувати і експлуатувати електричн|і і радіоприлади, а також цифрову обчислювальну техніку.
Уміння та навички, які отримують студенти при вивченні дисципліни „Основи електроніки, автоматики та цифрової техніки ” повинні закріпитися в процесі самостійної роботи. Для цього в кінці|у кінці| кожної теми даються контрольні запитання.
1 Електричне поле
1.1 Короткі відомості про будову|споруду| матерії
Фізичну основу електротехніки складають електричні і магнітні явища. Зміст|вміст| же електротехніки як галузі науки полягає в технічному використанні цих явищ.
Перш ніж приступити до розгляду основ електротехніки|, коротко зупинимося|зупинятимемося| на деяких відомостях про будову|споруду| матерії, без яких не можна правильно зрозуміти суть|сутність| і можливість|спроможність| використання електричних і магнітних явищ.
Елементарні частинки|частки| і їх електромагнітне поле – особливий вид матерії
До структури атомів і молекул речовини входять різного роду елементарні частинки|частки|. Деякі з них мають електричний заряд. Для вивчення основ електротехніки досить ознайомитися з|із| основними властивостями електронів і протонів.
Протони - частинки, що маіють позитивний електричний заряд. Вони входять до складу атомного ядра, електричний заряд якого в цілому також позитивний. Займаючи|позичати| незначну частку|долю| об'єму|обсягу|, ядро містить|утримує| практично всю масу атома.
Навколо|навкруг| ядра розташовуються|перебувають| електрони – частинки |частки| з|із| негативним|заперечним| електричним зарядом (рис. 1.1). Електрони обертаються навколо|навкруг| власної осі і навколо ядра по замкнутих орбітах.
Кількість електронів в атомах різних хімічних елементів неоднакова. Наприклад, атом найлегшого елемента – водню – має один електрон, атом натрію – електронів, атом хлору – 17, а в атомі одного з важких|тяжких| елементів – урану – 92 електрони.
Загальний негативний заряд єлектронів у атомі будь-якого хімічного елемента дорівнює позитивному заряду ядра, тому атоми в звичайному|звичному| стані|достатку| електрично нейтральні.
Після|потім| видалення|віддалення| з|із| атома або введення|вступу| в нього одного або декількох електронів атом стає електрично зарядженим, причому заряд його завжди виявляється|опиняється| кратним заряду електрона. Це пояснюється|тлумачить| тим, що електрон має елементарний ( найменший відомий ) + електричний заряд, рівний
1,6.10-19 кулона (К).
Недостача електронів робить атом позитивно зарядженим, надлишок електронів обумовлює загальний його негативний заряд. То ж можна сказати про групу взаємозв'язаних атомів, які утворюють молекулу. Атоми і молекули, що мають элекричний заряд, називають іонами.
Рис.1.1 - Моделі атомів водню, натрію, хлору
Елементарні частинки|частки|, що мають електричний заряд, оточені електромагнітним| полем, причому між частинками |частками| і їх полем, строго|суворий| кажучи, точної межі|кордону| немає. Проте|однак| вважають|гадають|, що електричний заряд має лише частинка матерії, зосереджена у дуже|дуже| малій області простору|простір-час|. Поза|зовні| цією областю матерія існує у вигляді електромагнітного поля, а об'ємна густина електричного заряду дорівнює нулю.
Елементарні заряджені частинки |частки| і їх електромагнітні поля, як і інші види матерії, мають масу, енергію, кількість руху, тобто|цебто| характеризуються тими ж властивостями, які враховують при розгляді механічної форми руху матерії.
Але|та| ці частинки |частки| і їх електромагнітне поле є|з'являється| особливим видом матерії, оскільки|тому що|, окрім|крім| перерахованих вище властивостей, вони мають ще електромагнітні властивості|, які в класичній механіці не враховують. Найважливішими з|із| цих властивостей є|з'являються| електричний заряд, власний магнітний момент і силова дія електромагнітного поля на заряджені частинки |частки|.
Електричний заряд елементарної частинки є її фізичною властивістю, яка характеризує зв'язок частинки з власним електромагнітним полем і її силову дію із|із| зовнішнім електромагнітним полем.
Електромагнітне поле залежно від того, рухома|суне| чи нерухома заряджена частинка |частка|, з|із| якою воно зв'язане або взаємодіє, буде або електричним або магнітним полем.
Електричне поле є матерія, яка оточує нерухомі заряджені частинки і нерозривно пов'язана з ними. Характерною властивістю електричного поля є силова дія на нерухомі заряджені частинки, внесені в область простору, заповнену цим видом матерії. На нерухомі заряджені частинки|частки| магнітне поле не діє.
Як вже було відзначено, не можна представити елементарні частинки без їх електромагнітного поля, але електромагнітне поле може існувати окремо від частинок, розповсюджуючись з певною швидкістю (наприклад, електромагнітні хвилі, що випромінюються антеною). Розповсюдження електромагнітного поля супроводжується безперервним взаємним перетворенням магнітного і електричного полів. Ці два процеси не віддільні один від| одного.
Швидкість розповсюдження електромагнітного поля у ввакумі |пустоті| складає близько 3 .1010 см/с., тобто дорівнює найвищій досяжній в природі швидкості – швидкості світла. Ввакумом називається область простору, в якій відсутні частинки речовини, але існує електромагнітне поле або інші поля (наприклад, поле тяжіння).
Енергетичні рівні електронів в атомі
Електрони обертаються навколо|навкруг| ядра по визначених (дозволених) орбітах.
Знаходячись на одній з них, електрон має деяку енергію, або, інакше кажучи, займає певний енергетичний рівень.
Можливий перехід з однієї дозволеної орбіти на іншу, в цьому випадку його енергія змінюється стрибком. При переході на віддаленішу від ядра орбіту| потенціональна| енергія електрона підвищується, оскільки|тому що| такий перехід здійснюється|скоює| з|із| подоланням|здоланням| сил тяжіння електрона до ядра за рахунок енергії, що надійшла|вчинила| іззовні ( під дією тепла, світла і тому подібне).
Положення електрона в атомі на більш видаленій орбіті менш стійке. Атом, що отримав порцію енергії, за рахунок якої електрон перейшов із стійкішої орбіти на менш стійку, називається збудженим. Збуджений стан атома короткочасний (приблизно 10-8 с), потім електрон перескакує на одну з вільних орбіт, ближче до ядра. При цьому рівень енергії електрона знижується, а надлишок енергії виділяється у вигляді електромагнітного випромінювання. Таким чином, поглинання і витрата енергії електроном здійснюється тільки порціями (квантами).
Можливість|спроможність| зміни енергії електрона, тобто|цебто| переходу його з однієї орбіти на іншу, не означає, що електрон, який входить до структури атома даного хімічного елемента, може зайняти|позичати| будь-який енергетичний рівень. Стрибкоподібна зміна енергії електрона вказує|вказує| на те, що між двома „дозволеними” рівнями є|наявний| „заборонені” рівні енергії.
Електрони в атомі можна розділити на групи, в кожній з яких енергетичні рівні електронів відрізняються відносно мало, тобто|цебто| орбіти електронів кожної групи розташовуються близько|поблизу| одна до одної. Перший, найближчий до ядра шар містить|утримує| не більше двох електронів, другий – не більше восьми, третій – не більше вісімнадцяти і так далі. Зовнішній шар атома містить|утримує| не більше восьми електронів. Кожен шар характеризується своєю середньою відстанню від ядра, а електрони в нім відрізняються квантовими характеристиками.
Згідно|згідно з| принципу Паулі, в атомі не може бути двох електронів з|із| однаковим стаціонарним станом|достатком|.