Предисловие:

Курс «Электротехника» является дисциплиной фундаментальной подготовки инженеров неэлектрических специальностей. Эта наука изучает электрические и магнитные явления, производство электрической энергии, передачу, распределение ее между потребителями и преобразование в другие виды энергии. Прикладные разделы дают практические знания об использовании электрической энергии в технике. Знание электротехники - необходимая составная научного интеллекта инженера, а сама дисциплина является базовой в ряду других изучаемых предметов - радиотехники, вычислительной техники и т. п.

В современной промышленности получили распространение радиоэлектронные устройства. Применение электронно-вакуумных приборов в промышленности, и в особенности в вычислительной технике, значительно сократилось, поэтому в учебнике особое внимание уделено изучению полупроводниковых приборов и схем на их основе.

Предлагаемый учебник возник как результат многолетнего преподавания курса студентам механических специальностей и в связи с новыми программами электротехнических дисциплин для студентов неэлектрических специальностей. Книга предусматривает определенный запас необходимых знаний, которые студенты получают при изучении курса высшей математики и физики. Поэтому в ней исключены дублирования и второстепенные выкладки, сделан акцент на физической сущности процессов в электрических и магнитных цепях, электрических машинах и полупроводниковых приборах.

Книга составлена в соответствии с учебными планами и программами подготовки бакалавров, специалистов и магистров механических специальностей высших учебных заведений Украины.

Автор желает творческих успехов всем, кто будет изучать этот увлекательный своим логическим построением курс.

1. Общие положения

1.1. Основные определения

1.1.1. Электрическая цепь — это совокупность устройств, которые генерируют, передают, преобразуют и потребляют электрическую энергию.

1.1.2. Устройства, предназначенные для генерирования электрической энергии, называются источниками электрической энергии, или источниками питания, или источниками электродвижущей силы (ЭДС), источниками тока.

Источники питания бывают:

- машинные (генераторы постоянного и переменного тока);

- электростатические (химические, солнечные, атомные и др.).

1.1.3. Устройства, потребляющие электрическую энергию, называются приемниками электрической энергии, или нагрузкой.

Приемниками электрической энергии могут быть:

- приводные электродвигатели различных типов;

- лампы накаливания, нагревательные и осветительные приборы;

- электрохимические и радиотехнические приборы и др.

1.1.4. Преобразователи электрической энергии могут рассматриваться для различных сторон электрической цепи как источники или как потребители энергии (например, трансформаторы).

1.1.5. Каждое устройство электрической цепи называется элементом электрической цепи.

1.2. Величины электрической цепи

1.2.1. К величинам электрической цепи относятся: электрический ток;

напряжение на элементах;

электродвижущая сила.

1.2.2. Электрический ток — это направленное движение носителей электрических зарядов.

Принятые обозначения:

I — сила постоянного тока;

i — мгновенное значение переменного тока.

1.2.3. Напряжение - это энергия, которую расходует каждый электрический заряд в приемнике электрической энергии.

Принятые обозначения:

U— постоянное напряжение;

и — мгновенное значение переменного напряжения.

1.2.4. Электродвижущая сила (ЭДС) — это энергия, которую получает каждый электрический заряд в источнике электрической энергии.

ЭДС обозначается так:

Е - постоянная ЭДС;

е - мгновенное значение переменной ЭДС.

1.2.5. Условно-положительные направления тока, напряжения и ЭДС определяются так:

условно-положительное направление тока — это направление движения положительных зарядов (далее — положительное направление тока, или направление тока);

условно-положительное направление напряжения — это направление уменьшения потенциала (далее — положительное направление напряжения, или направление напряжения);

условно-положительное направление ЭДС—это направление действия сторонних сил в источнике питания (далее — положительное направление ЭДС, или направление ЭДС).

Условно-положительные направления тока и ЭДС источника совпадают. Условно-положительные направления тока и напряжения на элементах потребителя совпадают. Условно-положительные направления токов, напряжений и ЭДС на схемах обозначаются стрелками.