1. Основная задача, решаемая в электротехнике. Понятие заряда, напряженности, тока, напряжения, мощности, энергии.

Основная задача, решаемая в электротехнике, - это производство и передача электрической энергии, преобразование этой энергии в другие виды энергии, например, в механическую, тепловую или световую. Курс “Электротехника” базируется на курсах физики и высшей математики, дает знания об инженерных методах исследования процессов в различных электронных устройствах и является фундаментом для всех последующих специальных курсов. Электромагнитные явления и устройства на их основе можно достаточно строго описать методами теории электромагнитного поля.

Для исследования широкого круга устройств можно применять упрощенные методы, так называемые методы теории цепей, основанные на замене реального устройства некоторой упрощенной моделью. Разработка инженерных методов исследования процессов в радиоэлектронных устройствах, основанных на замене этих устройств упрощенными моделями, процессы в которых описываются в терминах токов и напряжений, составляет предмет электротехника.

Заряд – количество электричества. - физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.- физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.

НАПРЯЖЕННОСТЬ ПОЛЯ — векторная величина, характеризующая электрическое или магнитное поле.

Напряженность электрического поля — векторная величина Е, равная отношению силы dF, действующей на положительный заряд dQ, помещенный в некоторую точку электрического поля, к величине этого заряда:

Е = dF / dQ;

Ток - направленное движение носителей электрических зарядов. электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц. Оно создается электрическим полем, которое при этом совершает работу. Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока. 

Электрический ток, величина и направление которого остаются неизменными, называют постоянным током и обозначают буквой I (прописная).

Рис 1.2

Если за t секунд прошло q кулонов электрического заряда, то сила постоянного тока

; .

Электрический ток, величина или направление которого не остаются постоянными, называют переменным током. Значения переменного тока в рассматриваемый момент времени называются мгновенными значениями и обозначают строчной буквой i. Ток i связан с зарядом q и временем t соотношением

.

За промежуток времени от 0 до t изменяющийся ток переносит заряд

.

Напряжение - это физическая величина, обозначающая внутренние силы, возникающие в теле под влиянием внешнего воздействия.

U = A/q. Следовательно, напряжение равно отношению работы тока на данном участке к электрическому заряду, прошедшему по этому участку.

Единица напряжения названа вольтом (обозначается В) в честь итальянского ученого А. Вольта, создавшего первый гальванический элемент. Вольт равен такому электрическому напряжению на концах проводника, при котором работа по перемещению электрического заряда в 1 Кл по этому проводнику равна 1 Дж. 1 В = 1Дж/1Кл

Мощность, физическая величина, измеряемая отношением работы к промежутку времени, в течение которого она произведена. Если работа производится равномерно, то М. определяется формулой N = A/t, где А — работа, произведённая за время t; в общем случае N = dA/dt; где dA — элементарная работа, производимая за элементарный промежуток времени dt (обычно 1 сек). М. измеряется в ваттах, а в технике иногда в лошадиных силах.

Энергия (от греч. enérgeia — действие, деятельность), общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Э. в природе не возникает из ничего и не исчезает; она только может переходить из одной формы в другую (см. Энергии сохранения закон). Понятие Э. связывает воедино все явления природы.

В соответствии с различными формами движения материи рассматривают различные формы Э.: механическую, электромагнитную, ядерную и др. Это подразделение до известной степени условно. Так, химическая Э. складывается из кинетической энергии движения электронов и электрической энергии взаимодействия электронов друг с другом и с атомными ядрами. Внутренняя Э. равна сумме кинетической Э. хаотического движения молекул относительно центра масс тел и потенциальных Э. взаимодействия молекул друг с другом. Э. системы однозначно зависит от параметров, характеризующих состояние системы. В случае непрерывной среды или поля вводятся понятия плотности Э., т. е. Э. в единице объема, и плотности потока Э., равной произведению плотности Э. на скорость ее перемещения.

В относительности теории показывается, что Э. Е тела неразрывно связана с его массой т соотношением Е = тс², гдес — скорость света в вакууме. Любое тело обладает Э.; если т_о — масса покоящегося тела, то его Э. покоя E_o =т_ос², эта энергия может переходить в другие виды Э. при превращениях частиц (распадах, ядерных реакциях и т. д.).

Согласно классической физике, Э. любой системы меняется непрерывно и может принимать любые значения. Согласно квантовой теории, Э. микрочастиц, движение которых происходит в ограниченной области пространства (например, электронов в атомах), принимает дискретный ряд значений. Атомы излучают электромагнитную Э. в виде дискретных порций — световых квантов, или фотонов (см. Квантовая механика).

  Э. измеряется в тех же единицах, что и работа: в системе СГС — в эргах, в Международной системе единиц (СИ) — в джоулях; в атомной и ядерной физике и в физике элементарных частиц обычно применяется внесистемная единица —электронвольт.