Введение

Электротехника и электроника – область теоретического изучения и практического применения и электрических и магнитных явлений.

Теория электрических цепей, фундамент которой заложен законами Ома и Кирхгофа, изучает электромагнитные явления:

а) в технических системах, предназначенных для производства, передачи и распределения электрической энергии (энергетическое направление);

б) в средствах информационно-измерительной и вычислительной техники (информационное направление);

в) в системах автоматического управления, электромеханических и электротехнологических устройствах (технологическое направление).

Электромагнитное поле, являющееся особой формой материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами, обладает свойствами оказывать механическое воздействие на заряженные частицы вещества, намагниченные тела и токоведущие проводники. Переход от полной картины электромагнитного поля к упрощенным процессам в электрическом и магнитном полях связан с тем, что в области неподвижных заряженных тел обнаруживается только электрическое поле, а вокруг неподвижных магнитов – магнитное.

Разнообразное применение электрической энергии объясняется ее преимуществами перед другими видами энергии, так как она сравнительно просто получается из других форм энергии, передается на различные расстояния и преобразуется в другие формы энергии, что делает ее незаменимой во всех отраслях хозяйственной деятельности человека. Во всех современных электротехнических устройствах, предназначенных для различных технических целей, происходят определенные энергетические преобразования:

а) электрические генераторы и двигатели служат для взаимного преобразования механической и электрической энергии, а при помощи трансформаторов электроэнергия одного напряжения преобразуется в электроэнергию другого напряжения;

б) в электрической лампе и светодиоде происходит процесс преобразования электрической энергии в световую, а солнечные батареи и фотоэлементы служат основными источниками энергии космических аппаратов;

в) во многих электротехнических устройствах электроэнергия перераспределяется между отдельными элементами этих устройств.

Для передачи электрической энергии в заданных направлениях применяются проводниковые материалы с высокой удельной проводимостью, которые без значительных потерь электрической энергии проводят электрический ток. При этом для концентрации энергии и уменьшения объема электрического поля используют конденсаторы, заполненные диэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью, а для концентрации энергии и уменьшения объема магнитного поля используются ферромагнитными материалами с высокой магнитной проницаемостью.

При расчетах электротехнических установок встречаются трудности, связанные с идеализацией задач в процессе их математической постановки. Поэтому существуют два основных подхода к решению электротехнических задач: а) с использованием интегральных величин, характеризующих работу установки в целом: электрического тока, напряжения, ЭДС, магнитного потока, МДС; б) с использованием дифференциальных понятий, характеризующих состояние материала в различных местах этого устройства.

К первому подходу применима теория электрических цепей, ко второму – теория электромагнитного поля, но физически общей задачей является задача, формулируемая в теории электромагнитного поля. В основе теории цепей лежат законы Ома и Кирхгофа, известные из курса физики, а в основе теории электромагнитного поля – уравнения Максвелла, дающие математическую формулировку электромагнитных процессов в пространстве.

Изучение дисциплины подразделяется на три блока:

1. Методов расчета электрических цепей, в который входит изучение методов расчета линейных и нелинейных электрических цепей постоянного и синусоидального токов, трехфазных цепей и магнитных цепей.

2. Электромагнитных устройств и электрических машин, включающий изучение основных видов электрических машин, областей их применения и, в связи с возрастающими экологическими требованиями к источникам электроэнергии, альтернативных источников энергии.

3. Основ электроники и электрических измерений, изучение, которого направлено на рассмотрение основных полупроводниковых приборов, цифровых и импульсных устройств, а также современной электроизмерительной техники.

Электроника – область науки, техники и производства, охватывающая исследование и разработку электронных устройств. При этом к аналоговой электронике относятся электронные средства, предназначенные для преобразования и обработки информации, изменяющейся по закону непрерывной функции, а к цифровой электронике – средства для преобразования и обработки информации, изменяющейся по закону дискретной функции.

Промышленное развитие электроники подразделяется на энергетическое направление, связанное с преобразованием переменного и постоянного токов для нужд энергетики, металлургии, транспорта и информационное, к которому относятся электронные средства, обеспечивающие измерение, контроль и управление различными процессами.

Актуальными вопросами в настоящее время являются способы реализации сложных алгоритмов обработки информации в минимальных объемах с помощью цифровых дискретных электронных устройств, что предполагает унификацию цифровых элементов, совместимость с интегральной технологией и компьютерное моделирование электронных схем.