n1

от другого, приходится механическая сила 2×10−7 Н. При этом оговаривается, что проводники имеют бесконечную длину и ничтожно малую площадь сечения.

20.3. Производные и кратные единицы

Используя выбранные основные единицы, можно определить производные единицы других электрических и магнитных величин. Для этого нужно подобрать по возможности простое математическое выражение, связывающее одну физическую величину с несколькими или всеми основными величинами.

Например, по определению, dq = idt, где q - электрический заряд; i - сила тока; t - время. Вспоминая, что сила тока выражается в амперах, а время - в секундах, устанавливаем, что единицей электрического заряда служит произведение ампер на секунду. Эту единицу называют кулоном:[Êë] = [À]×[ñ] .

Одна из важнейших электрических величин - напряжение. Напряжение выражается в вольтах (В). И хотя вольт - производная единица, через нее довольно часто выражают другие производные единицы. Так, единица полной мощности - вольт-ампер (В-А), единица напряженности электрического поля - вольт, деленный на метр (В/м) и т. д.

Чтобы выразить единицу напряжения через основные единицы, вспомним, что электрическое напряжение равно работе сил электрического поля при переносе точечного тела с зарядом 1 Кл из одной точки поля в другую: U = A/Q, где U - напряжение; А - работа; Q - заряд.

Широкое применение в электротехнике и электронике находят кратные единицы, связанные с основными и производными единицами постоянным множителем. Множитель может быть как больше, так и меньше единицы. Этим множителям присвоены специальные наименования: 10-12 - пико (п), 10-9

-нано (н), 10-6 - микро (мк), 10-3 - милли (м), 103 - кило (к), 106 - мега (М), 109

-гига (Г), 1012 - тера (Т). Например, запись 10 нФ означает, что речь идет о десяти миллиардных долях фарады.

20.4. Основные методы электрических измерений. Погрешности измерительных приборов

Существует два основных метода электрических измерений: метод непо-

средственной оценки и метод сравнения. В методе непосредственной оценки измеряемая величина отчитывается непосредственно по шкале прибора. При этом шкала измерительного прибора предварительно градуируется по эталонному прибору в единицах измеряемой величины. Как правило, такая градуировка производится на заводе при изготовлении прибора. Достоинства этого метода - удобство отсчета показаний прибора и малая затрата времени на операцию измерения. Метод непосредственной оценки широко применяется в различных областях техники для контроля и регулирования технологических процессов, в полевых условиях, на подвижных объектах и т. д. Недостаток метода - сравнительно невысокая точность измерений.

В методе сравнения измеряемая величина сравнивается непосредственно с эталоном, образцовой или рабочей мерой. В этом случае точность измерений может быть значительно повышена. Метод сравнения используется

101

главным образом в лабораторных условиях, он требует сравнительно сложной аппаратуры, высокой квалификации операторов и значительных затрат времени. В последнее время в аппаратуре сравнения все шире внедряется автоматизация.

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки позволяют отсчитать числовое значение измеряемой величины на шкале или цифровом устройстве прибора.

Практика показывает, что при всяком измерении непрерывной величины неизбежна некоторая погрешность — разница между измеренным Aèç , и

действительным А значениями измеряемой величины: = Àèç − À . Эту раз-

ницу называют абсолютной погрешностью измерения. Она определяется систематическими и случайными погрешностями прибора, а также ошибками оператора.

Систематические погрешности изменяются по определенному закону и возникают вследствие факторов, которые могут быть учтены: влияние внешних условий (температура, радиация, электромагнитные поля), несовершенство метода измерения, несовершенство измерительного прибора.

Случайные погрешности возникают вследствие факторов, которые не поддаются непосредственному учету. Оценку случайных погрешностей можно произвести только при очень большом числе повторяющихся измерений, используя методы теории вероятностей.

Ошибки оператора (в записи, в определении цены деления прибора и др.), обычно легко выявляемые в ряду наблюдений по значительным отклонениям результата измерения от средних или примерно ожидаемых значений, исключают из записей и при обработке результатов измерения не учитывают.

Для более полной характеристики измерений вводят понятие отн оси тель -

Величины и δ характеризуют точность измерения. Во многих случаях возникает необходимость охарактеризовать точность прибора. Для этой цели вводится понятие п р и в е д ен н о й погреш нос т и измерения:

g = D

Amax

где Amax — максимальное значение шкалы прибора, т. е. предельное значение

измеряемой величины.

Наибольшая приведенная погрешность определяет класс точности прибора. Если, например, класс точности амперметра равен 1,5, то это означает, что наибольшая приведенная погрешность γ = ±1,5% . Если прибор рассчитан на изме-

рение токов до 15 А, то абсолютная погрешность измерения этим прибором составит

Если указанным прибором измерить ток 10 А, то относительная погрешность

102

измерения не превысит 0,22510 ×100 = 2.25% , если тем же прибором измерить ток

0,2251 ×100 = 22,5% .

Этот пример показывает, что при точных измерениях прибор следует подбирать так, чтобы значение измеряемой величины приходилось на вторую половину шкалы.

Различают основную и дополнительную погрешности. Основные п о г р е ш - н о с т и возникают при нормальных условиях работы, указанных в паспорте прибора и условными знаками на шкале. Дополнительные погрешности возникают при эксплуатации прибора в условиях, отличных от нормальных (повышенная температура окружающей среды, сильные внешние магнитные поля, неправильная установка прибора и др.).

Вопросы для самопроверки

1.В чем заключается сущность электрических измерений?

2.Какие приборы служат для измерения электрических и магнитных величин?

3.Основные единицы электрических и магнитных величин в международной системе единиц.

4.На какие виды подразделяется измерительная аппаратура?

5.Какие существуют основные методы электрических измерений?

6.Что такое погрешность измерительных приборов?

7.Какие бывают виды погрешностей?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотренный материал 20-ти лекций по электротехнике и электронике охватил только основные положения из теории линейных электрических цепей постоянного, однофазного и трёхфазного переменного тока, магнитных цепей, а также основные понятия и сведения по электрическим машинам, трансформаторам, полупроводниковым и электронным приборам, усилителям, цифровым электронным вычислительным машинам, электрическим измерениям и приборам. Упрощённое изложение материала позволяет надеяться, что такой подход к построению лекций даст возможность студентам неэлектротехнических специальностей вузов быстрее и лучше усвоить теоретический материал по электротехнике и электронике.

В основу такого изложения материала заложено несколько упрощённое представление теории и содержания указанных выше тем материала лекций и более расширенная демонстрация в них физических явлений.

103

РЕКОМЕНДУЕМЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. – М. : Высшая школа, 1984. – 528 с.

2.Данилов, И.А. Общая электротехника с основами электроники / И.А. Данилов, П.М. Иванов. – М. : Высшая школа, 2000. – 752 с.

3.Берёзкина, Т.Ф. Задачник по общей электротехнике с основами электроники / Т.Ф. Берёзкина, Н.Г. Гусев, В.В. Масленников.– М. : Высшая школа, 2001. – 380 с.

4.Степанов, А.П. Расчёт и исследование линейных электрических цепей : учеб. пособие / А.П. Степанов. – 2-е изд. перераб. и доп. – Иркутск : ИрГУПС, 2003. –

262с.

5.Матющенко В.С. Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи постоянного и однофазного синусоидального токов : учеб. пособие. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2002. – 111 с.

6.Власьевский С.В. Электротехника: конспект лекций / С.В. Власьевский. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2006. - 92 с.

104

4.4.1.Применение метода расчета непосредственно над синусоидальными функциями………………………………………………………………………….…..22

4.4.2.Применение метода расчета с помощью векторных диаграмм……………....23

105

12.1.Общие сведения………………………………………………………………….56

12.2.Холостая работа трансформатора………………………………………………59

12.3.Нагрузка трансформатора……………………………………………………….60

Вопросы для самопроверки……………………………………………………………61

13.1.Устройство электрических машин постоянного тока. Обратимость машин...61

13.2.Принцип работы машины постоянного тока…………………………………..64

Вопросы для самопроверки…………………………………………………………...66

14.2.Синхронный генератор переменного тока……………………………………..71

14.3.Синхронный двигатель переменного тока……………………………………..73

Вопросы для самопроверки…………………………………………………………...74

15.1.Элементная база современных электронных устройств………………………74

15.2.Полупроводниковые приборы…………………………………………………..75

Вопросы для самопроверки…………………………………………………………...80

16.1.Электронные фотоэлементы с внешним фотоэффектом……………………...81

16.2.Электронные фотоэлементы с внутренним фотоэффектом…………………..83

Вопросы для самопроверки…………………………………………………………...87

106

17.1.Гибридные интегральные микросхемы………………………………………...88

17.2.Полупроводниковые интегральные микросхемы……………………………...89

17.3.Применение интегральных микросхем………………………………………...90

Вопросы для самопроверки…………………………………………………………...91

18.1.Общие сведения………………………………………………………………….92

18.2.Классификация усилителей……………………………………………………..92

18.3.Основные технические характеристики усилителей………………………….92

18.4.Обратная связь в усилителях…………………………………………………...94

Вопросы для самопроверки…………………………………………………………..95

ЛЕКЦИЯ № 19. ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ. ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ. МИКРОПРОЦЕССОРЫ И

19.1.Системы счисления……………………………………………………………...96

19.2.Структурная схема цифровой электронной вычислительной машины……...97

19.3.Принцип действия ЦЭВМ………………………………………………………98

19.4.Микропроцессоры и микроэвм…………………………………………………99

Вопросы для самопроверки………………………………………………………….100

20.1.Сущность и значение электрических измерений…………………………….101

20.2.Основные единицы электрических и магнитных величин в международной системе единиц………………………………………………………………………..101

20.3.Производные и кратные единицы……………………………………………..103

20.4.Основные методы электрических измерений. Погрешности измерительных приборов………………………………………………………………………………103

Вопросы для самопроверки………………………………………………………….105

107