ЛЕКЦІЯ 1

ТЕМА: Кола постійного струму.

План

1. Електричне коло, його складові.

2. Закони електричного кола.

3. Потужність та енергія.

4. З’єднання споживачів енергії.

1.Електричне коло, його складові.

Для передачі електричної енергії застосовуються електричні кола. Просте електричне коло (рис.1.1) складається:

Рис 1.1

1. Джерело живлення, у якому будь-якій вид енергії перетворюється в електричну, внаслідок чого в джерелі живлення здійснюється електрорушійна сила – Е. До джерел живлення відносяться генератори, акумулятори і тощо.

2. Споживачі енергії, в яких електрична енергія перетворюється в інший вид енергії: механічну, теплову, хімічну і тощо. До споживачів енергії відносяться: електричні двигуни, електронагрівальні прилади, освітлювальні прилади і тощо.

3. З’єднувальні провідники, які поділяються на повітряні та кабельні лінії електропередач.

4. Комутаційне обладнання, це різні типи вимикачів: автоматичні вимикачі, магнітні пускачі, масляні вимикачі і тощо.

5. Електровимірювальні прилади: амперметри, вольтметри, ватметри і тощо.

Величини електричного кола.

Е – електрорушійна сила, це енергія, яку отримує кожний електрон в джерелі живлення, вимірюється у вольтах ( В ).

U – електрична напруга, це енергія, яку витрачає кожний електрон в зовнішній частині кола, вимірюється у вольтах.

І - електричний струм, це спрямований рух носіїв заряду ( електронів або іонів ), вимірюється у амперах ( А )

.

Параметри електричного кола.

R – електричний опір, це спроможність кола перетворювати електричну енергію на теплову, вимірюється у омах – ( Ом ). Опір провідника визначається за формулою:

R=ρl/s, де

ρ – питомий опір (Ом м, Ом мм²/м)

s – переріз провіднику, кв.мм

l – довжина провідника, м..

Пристрій призначений для плавного регулювання струму в колі – реостат, рис.1.2

рис 1.2

Величина, яка обернено пропорційна опору називається електричною провідністю – G, вимірюється у сіменсах – См.

G =1/ R

C- електрична ємність, це спроможність елементу електричного кола накопичувати електричні заряди, тобто перетворювати електричну енергію на енергію електричного поля. Ці елементи називаються конденсаторами. Ємність конденсатора вимірюється у фарадах - Ф , мікрофарадах - мкФ, пікофарадах – пФ. Умовне позначення конденсаторів наведено на рис.1.3

.

а) конденсатор постійної ємності,

б) конденсатор перемінної ємності.

рис.1.3

L – індуктивність, це спроможність електричного кола перетворювати електричну енергію на енергію магнітного поля, вимірюється у генрі –(Гн

M – взаємна індуктивність, характеризує впливом індуктивних параметрів один на одного, вимірюється у Гн.

2. Закон Ома для ділянки кола.

Сила струму на ділянці кола прямо пропорційно напрузі на ділянці кола і

обернено пропорційно опору цій ділянки:

U=IR – напруга на ділянці кола

IR - падіння напруги на ділянці кола

Закон Ома для всього кола

E = IR + IR_о

Сила струму у колі прямо пропорційно електрорушійній силі та обернено пропорційно сумі зовнішнього та внутрішнього опорів кола.

Перший закон Кірхгофа

Сума струмів, що входять до вузла, дорівнює сумі струмів, що з нього виходять.

Електричний вузол – місце з’єднання трьох і більше провідників, ( рис. 1.4 ).

Рис.1.4

Другий закон Кірхгофа

. ∑E-∑IR

Алгебраїчна сума ЕРС будь-якого замкненого контуру дорівнює алгебраїчній сумі падінь напруг на елементах цього контуру, ( рис.1.5 ).

E₁=I₁R₁+I₂R₂+I₂R₃+I₁R₄

E₂=I₁R₁+I₃R₅+I₁R₄

O=I₂R₁+I₂R₃-I₃R₅

Рис.1.35

Закон Джоуля-Ленца.

Кількість теплоти, що виділяється на провіднику, якщо по ньому проходе струм, пропорційно квадрату силі струму, опору провідника та часу проходження струму, вимірюється у джоулях

Q=I²Rt, Дж