Міністерство освіти і науки України

Коростишівський педагогічний коледж імені І.Я. Франка

Лабораторна робота

На тему: «Предмет і завдання курсу «Загальна електротехніка»

Викладач: Невмержицький О.П.

Підготував: Семенюк О.В.

Коростишів 2011 рік

Предмет і мета курсу електротехніки

Назва ЕЛЕКТРОТЕХНІКА об’єднує як реальні пристрої і мережі, так і багато споріднених напрямів аналітичних і експериментальних досліджень. На першому рівні класифікації можна виділити теоретичні основи електротехніки, електроенергетику та електроніку. Теоретичні основи електротехніки — аналітичний апарат для кількісного опису електромагнітних процесів у електротехнічних пристроях і системах. Ґрунтується на основних фізичних поняттях про електричні і магнітні явища.

Процеси в електронних пристроях пояснюються силовими діями постійних і змінних електричних і магнітних полів у різних середовищах на заряджені частинки та взаємодією цих частинок між собою. Електроніка бурхливо почала розвиватися з початку 20 ст. і пройшла шлях від простих передавальних пристроїв ключової дії і приймачів, що здатні сприймати такі сигнали, до глобальної комп’ютеризації та надскладних виконавчих пристроїв з віддаленим керуванням. Можна виділити кілька етапів розвитку електроніки залежно від технічної бази, що використовувалася: на зміну електровакуумним та іонним пристроям у 50-роках прийшли напівпровідникові, водночас з’явилися лазери і отримала розвиток оптоелектроніка. У 60-х роках почалося виробництво й інтенсивне впровадження інтегральних схем. Вражаюче швидко пройшло удосконалення інтегральної технології і сьогодні аналогові і цифрові пристрої проектують і виготовляють з застосуванням мікросхем високого ступеня інтеграції (великі ІС (ВІС) і надвеликі ІС (НВІС)), які здатні повністю забезпечити заданий алгоритм обробки вихідної інформації. Тенденція розвитку електронних пристроїв — постійний пошук нових ідей, збільшення об’ємів виробництва різноманітних пристроїв з одночасним зменшенням їх розмірів і вартості.

Навчально-дидактичні матеріали дистанційного курсу містять відомості з усіх трьох складових частин ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ. Зважаючи на величезний обсяг матеріалу за темою, змістова частина обмежена і увагу зосереджено на фізичних особливостях і законах, яким підлягають електромагнітні явища і процеси, на методах аналізу електричних і магнітних кіл, генеруванні, передаванні та розподілі електроенергії; на елементах конструкцій, принципах роботи та основних характеристиках електричних машин; фізичних властивостях і математичних моделях напівпровідникових приладів, принципах дії і схемотехнічних реалізаціях базових пристроїв аналогової та цифрової інформаційної електроніки, вторинних джерелах живлення.

Мета дисципліни «Електротехніка» — сформувати у студентів базу знань такого рівня, аби вони могли самостійно застосовувати методи аналізу електромагнітних процесів у технічних пристроях і системах, аналізувати явища в електричних і магнітних колах постійного та змінного струмів, правильно експлуатувати електротехнічні та електровимірювальні пристрої та розумітися на принципах дії базових пристроїв аналогової та цифрової інформаційної електроніки, вторинних джерел живлення.

Дисципліна «Електротехніка» займає важливе місце серед загальнотехнічних дисциплін, які визначають теоретичний рівень професійної підготовки інженерів.

Основні досягнення в галузі електротехніки видатних вчених

Теорія електротехніки набула розвитку у 19 ст. завдяки науковим працям і відкриттям цілої плеяди видатних учених. Прикладами для нас і усіх майбутніх поколінь інженерів та теоретиків мають бути винахідливість, наполегливість і працездатність таких вчених, як Шарль Оґюстен де КУЛОН, Алесандро Вольта, Андре-Марі Ампер, Ґеорґ Сімон Ом, Майкл Фарадей, Джозеф Генрі, Емілій Хрістіановіч Ленц, Джеймс Прескот ДЖОУЛЬ, Густав Роберт Кірхгоф, Джеймс Клерк Максвел, Генріх Рудольф Герц. «Геній — це 1% натхнення і 99% поту (1% inspiration and 99% perspiration)» казав великий американський винахідник Томас Едісон. У 20 ст. теорія електротехніки продовжила свій розвиток, причому деякі геніальні теорії ще чекають на свій час, наприклад, передавання енергії без проводів (роботи Ніколи Тесла). На сьогодні внаслідок надускладнення електроапаратури, систем автоматичного контролю та керування, збільшення їх швидкодії актуальною задачею є розробка комп’ютерно-орієнтованих методів аналізу складних комплексів, які створюють розгалужені мережі. Як базу теоретичні основи електротехніки використовують спеціальні дисципліни електро-та схемотехнічного напряму, які спрямовані на аналіз конкретних класів пристроїв і систем, де загальні методи електротехніки набувають проблемної орієнтації. «Геній — це 1% натхнення і 99% поту (1% inspiration and 99% perspiration)» казав великий американський винахідник Томас Едісон. У 20 ст. теорія електротехніки продовжила свій розвиток, причому деякі геніальні теорії ще чекають на свій час, наприклад, передавання енергії без проводів (роботи Ніколи Тесла). На сьогодні внаслідок надускладнення електроапаратури, систем автоматичного контролю та керування, збільшення їх швидкодії актуальною задачею є розробка комп’ютерно-орієнтованих методів аналізу складних комплексів, які створюють розгалужені мережі. Як базу теоретичні основи електротехніки використовують спеціальні дисципліни електро-та схемотехнічного напряму, які спрямовані на аналіз конкретних класів пристроїв і систем, де загальні методи електротехніки набувають проблемної орієнтації.

Ш арль Оґюстен де кулон

Ще на початку 1770-х, повернувшись з Мартініки, Кулон активно зайнявся науковими дослідженнями. Публікував роботи з технічної механіки (статика споруд, теорія вітряних млинів, механічні аспекти крутіння ниток і т. п.). Кулон сформулював закони кручення; винайшов крутильні ваги, які сам же застосував для вимірювання електричних і магнітних сил взаємодії. У 1781 р. описав досліди по тертю ковзання і кочення і сформулював закони сухого тертя. У тому ж році став членом Паризької Академії наук. С1785 по 1789 р. опублікував сім мемуарів, де сформулював закон взаємодії електричних зарядів і магнітних полюсів (закон Кулона), а також закономірність розподілу електричних зарядів на поверхні провідника. Ввів поняття магнітного моменту та поляризації зарядів. Уже після революції Академія наук неодноразово викликала вченого в Париж для участі у визначенні заходів і терезів (ініціатива революційного уряду). Кулон став одним з перших членів Національного інституту, який замінив академію. У 1802 р. був призначений інспектором громадських споруд, але здоров'я, підірване на службі, не дозволило вченому істотно проявити себе на цій посаді.

А лесандро Вольта

Алессандро Вольта було призначено зіграти важливу роль у вивченні електрики. Але це в недалекому майбутньому. Поки ж все частіше і гостріше постає питання про вибір подальшого шляху. Алессандро був родом із старовинної аристократичної сім'ї, що жила в альпійському містечку Комо (Італія), по закінченні коледжу ордена єзуїтів він мав стати священнослужителем. Але юний Вольта пішов ідеям Джордано Бруно, Галілео Галілея, Ісаака Ньютона, Дідро і Вольтера.Точний прогноз Едмондом Галлея часу появи на небосхилі черговий комети остаточно звернуло Алессандро до фізики. У 1774-1779 викладав фізику в гімназії в Комо, в 1779 став професором університету в Павії. З 1815 - директор філософського факультету в Падуї. У 1794 році отримав вищу нагороду Лондонського королівського суспільства - медаль Коплі. У 1801 році отримав від Наполеона титул графа і сенатора. Вольта вперше помістив пластини з цинку і міді в кислоту, щоб отримати безперервний електричний струм, створивши перший у світі хімічний джерело струму («Вольтів стовп»). Іменем Вольта названа одиниця вимірювання електричної напруги - Вольт У 1800 році побудував хімічну батарею: стало можливим отримувати електрику за допомогою хімічних реакцій.

А ндре-Марі Ампер

Математика, механіка і фізика зобов'язані Амперу важливими дослідженнями; його електродинамічна теорія здобувала йому незгасну славу. Його погляд на єдину первинну суть електрики і магнетизму, в чому він по суті сходився з данським фізиком Ерстедом, чудово викладений ним в «Recueil d'observations lectrodynamiques» (Париж, 1822), в «Precis de la theorie des phenomenes electrodynamiques» (Париж, 1824 р.) і в «Theorio des phenomenes electrodynamiques». Різносторонній талант Ампера не залишився байдужим і до хімії, яка відводить йому одну з почесних сторінок і вважає його, спільно з Авогадро, автором найважливішого закону сучасної хімії. На честь цього ученого одиниця сили електричного струму названа «ампером», а вимірювальні прилади — «амперметрами». 

Праці

• відкрив закон взаємодії електричних струмів

• запропонував першу теорію магнетизму

• праці з теорії імовірностей

• застосування варіаційного числення в механіці

Ґ еорґ Сімон Ом

Найбільш відомі роботи Ома стосувались питань про проходження електричного струму і привели до знаменитого «закону Ома», що зв'язує опір ланцюга електричного струму, напругу і силу струму. У першій його наукового роботі («Vorläufige Anzeige des Gesetzes, nach welchem ​​Metalle die Contactelectricitätleiten», 1825) Ом дослідно досліджує ці явища, але, за недосконалості приладів, приходить до помилкового результату. У подальшій роботі («Bestimmung des Gesetzes, nach welchem ​​Metalle die Contactelektricitätleiten», 1826) Ом формулює свій знаменитий закон і потім всі свої роботи з цього питання об'єднує в книзі: «Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet» (Б., 1827; перевидано Мозером в Лейпцігу, 1887; переведено на мови англійська в 1841 р., італійський в 1847 р. і французький в 1860 р.), у якій дає і теоретичний висновок свого закону, виходячи з теорії, аналогічної теорії теплопровідності Фур'є. Незважаючи на важливість цих робіт вони пройшли непоміченими і були зустрінуті вороже, і лише коли Пулье у Франції знову прийшов (1831-37), досвідченим шляхом, до тих же результатів, закон Ома був прийнятий вченим світом, і Лондонське королівське товариство на засіданні 30 Листопад 1841 нагородило Ома медаллю Коплі. Відкриття Ома, що дало можливість вперше кількісно розглянути явища електричного струму, мало і має величезне значення для науки; всі теоретичні (Гельмгольц) і досвідчені (Бетц, Кольрауш, комісія британської асоціації) перевірки показали повну його точність; закон Ома є істинний закон природи. Подальші роботи Ома з електрики стосувалися питань уніполярною провідності (1830) і нагрівання проводів струмом (1829).