МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ

ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ

И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УРАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

Кафедра «Пожарная безопасность в электроустановках» лекция

по дисциплине «Электротехника и электроника»

РАЗДЕЛ № 1.Электротехника

ТЕМА № 1. Линейные электрические цепи постоянного тока

ЗАНЯТИЕ 1.2. Основные законы электричества. Преобразования в электрических цепях

Цели занятия:

1. учебные – формирование у обучающихся системы знаний об основных законах электричества, эквивалентных преобразованиях в электрических цепях, способах подключения электроизмерительных приборов;

2. воспитательная – развитие культуры умственного труда, культуры письменной речи, поведения на занятиях;

3. развивающие – развитие навыков учебного труда (выделить главную мысль, отвечать на поставленные вопросы), познавательных способностей обучающихся.

Методы, применяемые на занятии: лекция с элементами эвристической и катехизической беседы.

Время: 2 часа (90 мин).

Место проведения: ауд. Л-III.

Учебно-материальное обеспечение: мультимедийный проектор, презентационное сопровождение лекции.

Литература, использованная при подготовке лекции:

Основная

1. Электротехника и электроника: рабочая программа цикла по специальности 280104.65 – Пожарная безопасность. Екатеринбург: УрИ ГПС МЧС России, 2009. 25 с.

2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника и электроника: учеб. М.: Академия, 2005. 9-е изд. С. 4–34.

3. Рекус

Дополнительная

3. Данилов И.А. Общая электротехника с основами электроники: учеб.

пособие. М.: Высш. шк., 2008. С. 6-23, 50-78.

4. Шнайдер Н.В., Вдовин А.В. Теоретические основы электротехники: учеб. пособие / Н.В. Шнайдер, А.В. Вдовин. Екатеринбург: Изд-во УрИ ГПС МЧС России, 2010. С. 5-7, 14-30.

План лекции:

1.Организационная часть лекции: принимается рапорт о готовности курсантов к занятию, отмечаются в журнале отсутствующие, записывается тема занятия(время 10 мин.)

2. Введение (5 мин.).

В данной лекции мы рассмотрим основные законы электротехники: закон Ома и закон Джоуля-Ленца. Последний является особенно важной дидактической единицей для будущих инженеров пожарной опасности. Данный закон будет востребован при изучении дисциплины «Пожарная безопасность в электроустановках», в частности, при выполнении теплового расчета в одном из разделов курсового проекта. Этот закон характеризует процессы, происходящие при возникновении короткого замыкания, являющегося одной из основных причин пожаров. Важными понятиями электротехники являются работа и мощность электрической энергии. Расчет этих параметров обязателен при рассмотрении методик анализа и расчета электрических цепей как постоянного, так и переменного тока. Мы также рассмотрим виды соединения элементов электрических цепях и способы их преобразования.

Вопросы лекции:

1. Закон Ома.

2. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца.

3. Эквивалентные преобразования в электрических цепях.

4. Электрические измерения.

Вопрос № 1. Закон Ома (10 мин.)

Актуализируем знания, полученные из курса физики. Соотношение между ЭДС (напряжением), сопротивлением и силой тока выражается законом Ома. Закон назван в честь великого немецкого физика Георга Симона Ома, открывшего этот закон в 1826 г.

Закон Ома для замкнутой цепи: сила тока в замкнутой электрической цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению всей цепи (рис. 1, а).

где I – сила тока, А; E – ЭДС, В; R – сопротивление внешней части цепи, Ом; r₀ – сопротивление внутренней части цепи, Ом.

Закон Ома для участка цепи: сила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению между концами этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению участка (рис. 1, б).

где U – напряжение между концами участка, В; R - сопротивление участка, Ом.

а) б)

Рис. 1

Физическая сущность закона Ома: чем больше ЭДС источника, тем больше энергия носителей зарядов, больше скорость их упорядоченного движения и тем больше величина тока в цепи (рис. 2, а,б). Если увеличить сопротивление электрической цепи, то увеличится противодействие движению носителей зарядов и уменьшится величина тока.

↑ E ↑ ↑ I Рис. 2, а

↑ R ↓ ↓ I Рис. 2,б

Диаграмма, помогающая запомнить закон Ома. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления (рис. 3).

Рис. 3

Закон Ома может быть выражен не только в виде математической записи, но и в графической форме для любого элемента электрической цепи. Графическая форма представления закона Ома − это прямая, проходящая через начало координат (рис. 4).

Зависимость U(I) или I(U) называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ).

Рис. 4. Вольт-амперная характеристика

Вывод по первому вопросу: закон Ома является основным законом электротехники и устанавливает прямо пропорциональную зависимость между величиной силы тока и напряжением в электрической цепи.