Conținutul prelegeriiFormalități
Privire de ansamblu asupra curs
Introducere în inginerie electrică teoretică:
TOE nu este dificil!
Definiții de bază
Legile lui Ohm și Kirchhoff
Clasificarea circuitelor electrice
Concluzii scurte
2

formalități

Formalitati (continuare)

Evaluare

Bibliografie

Privire de ansamblu asupra curs

Privire de ansamblu asupra curs

Exemplu

Exemplu (continuare)

Exemplu (continuare)

Exemplu (continuare)

slide 2

circuite DC

slide 3

Ingineria electrică este știința fenomenelor electrice, a producerii, transmiterii, distribuției, transformării și utilizării energiei electrice. Dezvoltarea rapidă a ingineriei electrice se explică prin faptul că energia electrică are o serie de avantaje semnificative în comparație cu alte tipuri de energie. 1. Energia electrică este ușor convertită în alte tipuri de energie - termică, mecanică, chimică (și invers). 2. Energia electrică poate fi transmisă cu ușurință prin fire pe distanțe lungi. 3. Energia electrică este ușor de adus consumatorului și de cheltuită în orice cantitate. 4. Eficiența instalațiilor electrice este mult mai mare decât eficiența instalațiilor alimentate cu alte surse de energie.

slide 4

Scopul studierii disciplinei este de a oferi cunoștințe fundamentale pentru dezvoltarea disciplinelor speciale și a lucrărilor practice în operarea dispozitivelor electrice în tehnologia auto. Obiectivele disciplinei sunt: ​​studiul legilor de bază ale ingineriei electrice, formarea conceptelor cursanților despre teoria circuitelor electrice; studiul structurii mașinilor electrice și dispozitivelor electronice; însuşirea metodelor de analiză teoretică şi de studiu experimental al proceselor electromagnetice; formarea de idei despre structura și principiile de funcționare a echipamentelor electrice utilizate în transport și mașini tehnologice.

slide 5

În prezent, conceptele de bază ale ingineriei electrice sunt definite de: standardele terminologice actuale și recomandările Comisiei Electrotehnice Internaționale (IEC), Dicționar Electrotehnic Internațional (IEC, ediția a II-a, 1954, franceză și engleză); standard interstatal GOST 19880 - 74 "Inginerie electrică. Concepte de bază. Termeni și definiții"; Standard rusesc GOST R 52002 - 2003 „Inginerie electrică. Termeni și definiții ale conceptelor de bază.

slide 6

Tabelul 1 - Concepte de bază și denumiri ale acestora

Slide 7

Tabelul 2 - Multiplicatori și prefixe pentru formarea multiplilor și submultiplilor zecimali

Slide 8

Tabelul 3 - Unele unități de mărime mecanică în sistemul SI

Slide 9

Tabelul 4 - Unele unități de mărime electrică din sistemul SI

Slide 10

Tabelul 5 - Unele unități de mărimi magnetice din sistemul SI

slide 11

Orice circuit electric conține surse de energie electrică, receptoare (încărcări electrice), echipamente de comutare, linii de conectare și instrumente de măsură.

slide 12

Sursele de energie electrică sunt generatoarele electrice, în care energia mecanică este transformată în energie electrică sau celulele primare și bateriile, în care energia chimică, termică, luminoasă și alte tipuri de energie sunt transformate în energie electrică. Consumatorii de energie electrică includ motoarele electrice, dispozitivele de încălzire și iluminat etc. Un circuit electric este o reprezentare grafică a unui circuit electric. Circuitul echivalent al unui circuit electric constă dintr-un set de diverse elemente idealizate alese astfel încât să fie posibilă descrierea proceselor din circuit cu o aproximare dată sau necesară.

slide 13

Slide 14

Condițional - denumiri grafice în conformitate cu ESKD

slide 15

Configurația circuitului echivalent al circuitului este determinată de următoarele concepte geometrice (topologice): ramură, nod, contur. O ramură de circuit constă din unul sau mai multe elemente conectate în serie, fiecare dintre ele având două ieșiri (început și sfârșit), iar începutul următorului este atașat la sfârșitul fiecărui element anterior. Trei sau mai multe ramuri sunt conectate la un nod de circuit. Un contur este o cale închisă care trece prin mai multe ramuri, astfel încât nicio ramură și niciun nod să apară de mai multe ori. Toți consumatorii de energie electrică sunt de obicei caracterizați de anumiți parametri.

Curent electric Plan de curs 1. Conceptul de curent de conducere. Vectorul curent și puterea curentului. 2. Forma diferențială a legii lui Ohm. 3. Conectarea în serie și paralelă a conductoarelor. 4. Motivul apariției unui câmp electric într-un conductor, sensul fizic al conceptului de forțe externe. 5. Derivarea legii lui Ohm pentru întregul circuit. 6. Prima și a doua regulă a lui Kirchhoff. 7. Diferența de potențial de contact. Fenomene termoelectrice. 8. Curentul electric în diverse medii. 9. Curent în lichide. Electroliză. legile lui Faraday.

1. Conceptul de curent de conducere. Vectorul curent și puterea curentului Curentul electric este mișcarea ordonată a sarcinilor electrice. Purtătorii de curent pot fi electroni, ioni, particule încărcate.  Dacă într-un conductor se creează un câmp electric, atunci în el se vor mișca sarcini electrice libere - apare un curent, numit curent de conducere.  Dacă un corp încărcat se mișcă în spațiu, atunci curentul se numește convecție.

 Se obișnuiește să se ia ca direcție a curentului direcția de mișcare a sarcinilor pozitive. Pentru apariția și existența curentului, este necesar: ​​1. prezența particulelor libere încărcate; 2. prezenţa unui câmp electric în conductor.  Caracteristica principală a curentului este puterea curentului, care este egală cu cantitatea de sarcină care a trecut în 1 secundă prin secțiunea transversală a conductorului. Unde q este valoarea taxei; t este timpul de trecere a sarcinii; Puterea curentului este o valoare scalară. I   q  t I  [  ] A Cl s

Curentul electric de pe suprafața conductorului poate fi distribuit inegal, prin urmare, în unele cazuri, se utilizează conceptul de densitate de curent j. Densitatea medie de curent este egală cu raportul dintre puterea curentului și aria secțiunii transversale a conductorului.  I  S   I  S dI dS j j  lim  S 0      A m 2     Unde  este schimbarea curentului; S - schimbarea zonei.

densitatea curentă

2. Forma diferențială a legii lui Ohm În 1826, fizicianul german Ohm a stabilit experimental că puterea curentului J în conductor este direct proporțională cu tensiunea U dintre capetele acestuia Unde k este factorul de proporționalitate, numit conductivitate electrică sau I  Uk [k] = [Sm] (Siemens). conductivitate; dimensiunea conductorului. R  Ohm 1 k se numește rezistența electrică a legii lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit electric care nu conține I  o sursă de curent U R

Exprimăm din această formulă R  V   R  U I   A Ohm Rezistența electrică depinde de forma, mărimea și substanța conductorului. Rezistența unui conductor este direct proporțională cu lungimea lui l și invers proporțională cu aria secțiunii transversale S R  l S Unde  caracterizează materialul din care este realizat conductorul și se numește rezistivitate a conductorului.

Exprimăm :  SR  l     mΩ 2  m    mΩ   Rezistența conductorului depinde de temperatură. Odată cu creșterea temperaturii, rezistența crește Unde R0 este rezistența conductorului la 0С; t – temperatura;  – coeficientul de temperatură al rezistenţei RR  1(0 t) (pentru metal   0,04 deg1). Formula este valabilă și pentru rezistivitate Unde 0 este rezistivitatea conductorului la 0С.  1(0 t)

La temperaturi scăzute (<8К) сопротивление некоторых металлов (алюминий, свинец, цинк и др.) скачкообразно уменьшается до нуля: металл становится абсолютным проводником. Это явление называется сверхпроводимостью. Подставим  US  l I  U l  S

Regrupăm termenii expresiei I S U 1   l Unde I/S=j este densitatea de curent; 1/= - conductivitatea specifică a substanței conductor; U / l \u003d E - intensitatea câmpului electric în conductor. i  E Legea lui Ohm în formă diferenţială.

Legea lui Ohm pentru o secțiune omogenă a unui lanț. Forma diferențială a legii lui Ohm.   1   E  r    E j r j   j dS d  j dS l    I E d  E dS  

3. Legarea in serie si paralela a conductoarelor Conectarea in serie a conductoarelor R1 R2 R3 I=const (conform legii conservarii sarcinii); U=U1+U2 Rtot=R1+R2+R3 Rtot=Ri R=N*R1 (Pentru N conductori identici)

Conectarea în paralel a conductoarelor R1 R2 R3 U=const I=I1+I2+I3 U1=U2=U 1 R  2 1 R 1 R 1 R R 1 N Pentru N conductoare identice

4. Motivul apariției curentului electric în conductor. Semnificația fizică a conceptului de forțe externe Pentru a menține un curent constant în circuit, este necesară separarea sarcinilor pozitive și negative din sursa de curent, pentru aceasta, forțele de origine neelectrică, numite forțe externe, trebuie să acționeze în mod liber. taxe. Datorită câmpului creat de forțele externe, sarcinile electrice se deplasează în interiorul sursei de curent împotriva forțelor câmpului electrostatic.

Din acest motiv, o diferență de potențial este menținută la capetele circuitului extern și un curent electric constant curge în circuit. Forțele externe determină separarea sarcinilor opuse și mențin o diferență de potențial la capetele conductorului. Un câmp electric suplimentar de forțe externe în conductor este creat de sursele de curent (pile galvanice, baterii, generatoare electrice).

EMF a sursei de curent Mărimea fizică egală cu munca forțelor externe pentru a deplasa o unitate de sarcină pozitivă între polii sursei se numește forța electromotoare a sursei de curent (EMF). q   1 E А st q E A st  

Legea lui Ohm pentru o secțiune de lanț neomogenă A 12 A 12   A A  q  1      q E 12 1  2 2 1   A q          E q  12 U  A 12 q U      1 2 E

5. Derivarea legii lui Ohm pentru un circuit electric inchis Fie un circuit electric inchis format dintr-o sursa de curent cu , cu rezistenta interna r si o parte externa cu rezistenta R. R este rezistenta externa; r este rezistența internă.  U ` A q U   1 unde este tensiunea la rezistența externă 2; A - se lucrează la mutarea sarcinii q în interiorul sursei de curent, adică se lucrează la rezistența internă.

Apoi, deoarece A  U  IUR , atunci Ir rt rescrie expresia pentru : A `  I 2 IR  Ir q  It ,  IR I 2 rt It Deoarece conform legii lui Ohm pentru un circuit electric închis (  =IR) IR și Ir - căderea de tensiune în secțiunile externe și interne ale circuitului,

Atunci I    rR Legea lui Ohm pentru un circuit electric închis Într-un circuit electric închis, forța electromotoare a sursei de curent este egală cu suma căderilor de tensiune din toate secțiunile circuitului.

6. Prima și a doua regulă lui Kirchhoff Prima regulă lui Kirchhoff este condiția curentului constant în circuit. Suma algebrică a intensităților de curent în nodul de ramificare este egală cu zero n  0 iI unde n este numărul de conductori; i  1 Ii – curenți în conductori. Curenții care se apropie de nod sunt considerați pozitivi, lăsând nodul - negativ. Pentru nodul A, prima regulă Kirchhoff se va scrie:  I 1 I 2 I  03

Prima regulă a lui Kirchhoff Un nod dintr-un circuit electric este un punct în care converg cel puțin trei conductori. Suma curenților care converg în nod este egală cu zero - prima regulă a lui Kirchhoff. I 4  0 0 Prima regulă a lui Kirchhoff este o consecință a legii conservării sarcinii - o sarcină electrică nu se poate acumula într-un nod. I 1  I 2   I 3  I i N  i 1

A doua regulă a lui Kirchhoff A doua regulă a lui Kirchhoff este o consecință a legii conservării energiei. În orice circuit închis al unui circuit electric ramificat, suma algebrică Ii pe rezistențele Ri ale secțiunilor corespunzătoare ale acestui circuit este egală cu suma EMF aplicată în el i n  i  1  i RI i  i n i  1

A doua regulă a lui Kirchhoff

Pentru a întocmi o ecuație, trebuie să alegeți direcția de ocolire (în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic). Toți curenții care coincid în direcția cu bypass-ul buclei sunt considerați pozitivi. EMF-ul surselor de curent este considerat pozitiv dacă creează un curent direcționat către bypass-ul circuitului. Deci, de exemplu, regula Kirchhoff pentru I, II, III k. I I1r1 + I1R1 + I2r2 + I2R2 = - 1 - 2 II -I2r2 - I2R2 + I3r3 + I3R3 = 2 + 3 III I1r1 + I1R1 + I3r3 + I3R3 = – 1 + 3 Pe baza acestor ecuații se calculează circuite.

7. Diferența de potențial de contact. Fenomene termoelectrice  Electronii cu cea mai mare energie cinetică pot zbura din metal în spațiul înconjurător. Ca rezultat al emisiei de electroni, se formează un „nor de electroni”. Între gazul de electroni din metal și „norul de electroni” există un echilibru dinamic.  Funcția de lucru a unui electron este munca care trebuie efectuată pentru a îndepărta un electron dintr-un metal în vid.  Suprafața metalului este un strat dublu electric, asemănător unui condensator foarte subțire.

 Diferența de potențial dintre plăcile condensatorului depinde de funcția de lucru a electronului. A e Unde e este sarcina electronilor;  - diferenţa de potenţial de contact dintre metal şi mediu; A este funcția de lucru (electronvolt - EV).  Funcția de lucru depinde de natura chimică a metalului și de starea suprafeței acestuia (contaminare, umiditate).

Legile lui Volta:  1. La conectarea a doi conductori din metale diferite, între ele apare o diferență de potențial de contact care depinde doar de compoziția chimică și de temperatură.  2. Diferenţa de potenţial dintre capetele unui circuit format din conductoare metalice conectate în serie la aceeaşi temperatură nu depinde de compoziţia chimică a conductoarelor intermediare. Este egală cu diferența de potențial de contact care rezultă din conectarea directă a conductoarelor extreme.

 Să considerăm un circuit închis format din doi conductori metalici 1 și 2. EMF aplicată acestui circuit este egală cu suma algebrică a tuturor salturilor de potențial.   (Dacă temperaturile straturilor sunt egale, atunci =0.  Dacă temperaturile straturilor sunt diferite, de exemplu,   (TTT     1 a 2 b 2 a) 1 a 2 b 2 a) ) atunci a b a  Unde  este o constantă, care caracterizează proprietățile contactului TT a două metale. T  (a T b ) b În acest caz, apare o forță termoelectromotoare în circuitul închis, care este direct proporțională cu diferența de temperatură a ambelor straturi.

 Fenomenele termoelectrice din metale sunt utilizate pe scară largă pentru măsurarea temperaturii. Pentru aceasta se folosesc termoelemente sau termocupluri, care sunt două fire din diferite metale și aliaje. Capetele acestor fire sunt lipite. O joncțiune este plasată în mediul a cărui temperatură T1 urmează să fie măsurată, iar a doua joncțiune este plasată în mediu cu o temperatură constantă cunoscută.  Termocuplurile au o serie de avantaje față de termometrele convenționale: permit măsurarea temperaturilor într-un interval larg de la zeci la mii de grade absolute.

Gazele în condiții normale sunt dielectrice R=>∞, sunt formate din atomi și molecule neutre din punct de vedere electric. Când gazele sunt ionizate, apar purtători de curent electric (sarcină pozitivă). Curentul electric din gaze se numește descărcare gazoasă. Pentru a efectua o descărcare de gaz într-un tub cu gaz ionizat, trebuie să existe un câmp electric sau magnetic.

Ionizarea gazului este dezintegrarea unui atom neutru într-un ion pozitiv și un electron sub acțiunea unui ionizator (influențe externe - încălzire puternică, ultraviolete și raze X, radiații radioactive, atunci când atomii (moleculele) de gaze sunt bombardați de electroni rapizi sau ioni). ion electron atom neutru

 Măsura procesului de ionizare este intensitatea ionizării, măsurată prin numărul de perechi de particule încărcate opus care apar într-o unitate de volum de gaz într-o unitate de timp.  Ionizarea prin impact este desprinderea dintr-un atom (moleculă) a unuia sau mai multor electroni, cauzată de o coliziune cu atomii sau moleculele unui gaz de electroni sau ioni accelerate de un câmp electric într-o descărcare.

Recombinarea este unirea unui electron cu un ion pentru a forma un atom neutru. Dacă acțiunea ionizatorului se oprește, gazul devine din nou o dialectică. electro n ion

 1. O descărcare gazoasă neautosusţinută este o descărcare care există numai sub acţiunea ionizatorilor externi. Caracteristica curent-tensiune a unei descărcări de gaz: pe măsură ce U crește, numărul de particule încărcate care ajung la electrod crește și curentul crește la I=Ik, la care toate particulele încărcate ajung la electrozi. În acest caz, U=Uk I n Ne  0 curent de saturație Unde e este sarcina elementară; N0 este numărul maxim de perechi de ioni univalenți formați în volumul gazului în 1 s.

2. Descărcare independentă de gaz - o descărcare într-un gaz care persistă după terminarea ionizatorului extern. Este menținută și dezvoltată prin ionizare prin impact. Descărcarea de gaz neauto-susținută devine independentă la Uz - tensiunea de aprindere. Procesul unei astfel de tranziții se numește defalcare electrică a gazului. Distinge:

 Descărcarea coroană - are loc la presiune mare și într-un câmp brusc neomogen cu o curbură mare a suprafeței, se folosește la dezinfecția semințelor culturilor.  Descărcarea strălucitoare – are loc la presiuni scăzute, utilizată în tuburi de lumină cu gaz, lasere cu gaz.  Descărcarea scânteii - la P = Ratm și la câmpuri electrice mari fulgere (curenți de până la câteva  mii de Amperi, lungime - câțiva kilometri). E  Descărcarea cu arc - are loc între electrozii strâns deplasați, (T = 3000 ° C - la presiunea atmosferică. Se folosește ca sursă de lumină în spoturi puternice, în echipamentele de proiecție.

Plasma este o stare agregată specială a materiei, caracterizată printr-un grad ridicat de ionizare a particulelor sale. Plasma se împarte în: - slab ionizată ( - fracțiuni de procent - straturi superioare ale atmosferei, ionosferă); – parțial ionizat (câteva %); - complet ionizat (soare, stele fierbinți, niște nori interstelari). Plasma creată artificial este utilizată în lămpile cu descărcare în gaz, sursele de plasmă de energie electrică și generatoarele magnetodinamice.

 În solide, un electron interacționează nu numai cu propriul atom, ci și cu alți atomi ai rețelei cristaline, nivelurile de energie ale atomilor sunt împărțite odată cu formarea unei benzi de energie.  Energia acestor electroni poate fi în zonele umbrite, numite benzi de energie permise. Nivelurile discrete sunt separate prin zone cu valori energetice interzise - zone interzise (lățimea lor este proporțională cu lățimea zonelor interzise). Diferențele în proprietățile electrice ale diferitelor tipuri de solide se explică prin: 1) lățimea benzilor de energie interzise; 2) umplerea diferită a benzilor de energie permise cu electroni

Multe lichide conduc electricitatea foarte slab (apa distilată, glicerina, kerosenul etc.). Soluțiile apoase de săruri, acizi și alcaline conduc bine electricitatea.  Electroliza – trecerea curentului printr-un lichid, determinând eliberarea de substanţe care alcătuiesc electrolitul pe electrozi. Electroliții sunt substanțe cu conductivitate ionică. Conductivitatea ionică este mișcarea ordonată a ionilor sub acțiunea unui câmp electric. Ionii sunt atomi sau molecule care au pierdut sau au câștigat unul sau mai mulți electroni. Ionii pozitivi sunt cationi, ionii negativi sunt anioni.

 Un câmp electric este creat în lichid prin electrozi (“+” – anod, “–” – catod). Ionii pozitivi (cationii) se deplasează spre catod, negativi - spre anod.  Apariția ionilor în electroliți se explică prin disocierea electrică - dezintegrarea moleculelor de solut în ioni pozitivi și negativi ca urmare a interacțiunii cu un solvent (Na + Cl; H + Cl; K + I...).  Gradul de disociere α este numărul de molecule n0 disociate în ioni, la numărul total de molecule n0  În timpul mișcării termice a ionilor are loc procesul invers de reunificare a ionilor, numit recombinare. n 0 n 0

Energia electrică (electromagnetică) este unul dintre tipurile de energii de care dispune omul. Energia este o măsură a diferitelor forme de mișcare a materiei și tranziția mișcării materiei de la un tip la altul. Avantajele energiei electrice includ: - relativă ușurință de producție, - posibilitatea de transmitere aproape instantanee pe distanțe mari, - metode simple de transformare în alte tipuri de energie (mecanică, chimică), - ușurință în controlul instalațiilor electrice, - ridicat eficienta dispozitivelor electrice.

Pentru a extrage 1 tonă de cărbune sau minereu, este necesar să cheltuiți aproximativ 20 kWh de energie electrică, iar pentru a îmbogăți minereul la 1 tonă de concentrat feros, este nevoie de aproximativ 90 kWh, pentru a topi 1 tonă de oțel electric, aproximativ 2000 kWh. O întreprindere atât de mare a KMA precum Lebedinsky GOK consumă aproximativ kWh de energie electrică pe lună pentru munca sa 1960 1970 1980 1990 2000 2005. Total produs (miliarde kWh) 30, La TPPs, % .2 La HPPs, %39.91214,2 La NPPs. %00.115.6 Generarea de energie electrică la centralele electrice din Rusia (RSFSR).

Preistoria ingineriei electrice ar trebui considerată perioada până în secolul al XVII-lea. În aceste vremuri, au fost descoperite unele fenomene electrice (atragerea particulelor de praf în chihlimbar) și magnetice (busola în navigație), dar natura acestor fenomene a rămas necunoscută. Secolul al XVII-lea trebuie considerat prima etapă din istoria ingineriei electrice, când au apărut primele cercetări în domeniul fenomenelor electrice și magnetice. Pe baza acestor studii, în 1799, prima sursă de curent electric a fost creată de Alessandro Volt (Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta) (italian) - „coloană voltaică” Această sursă se numește acum o celulă galvanică în onoarea lui Luigi Galvani (italian), care este un an nu a trăit pentru a vedea această descoperire, dar ca medic, a făcut multe pentru a face această descoperire

A doua etapă în dezvoltarea ingineriei electrice d. – S-a descoperit acțiunea magnetică a curentului (Hans Christian Oersted) (olandeză) – Fizician danez d. – S-a descoperit legea interacțiunii curenților electrici (Andre-Marie Ampère) (franceză) ) – fizician francez d. – A fost descoperită legea fundamentală circuitul electric (Georg Simon Ohm) (german) - fizician german d. - A descoperit legea inducției electromagnetice (Michael Faraday) (engleză) - fizician englez d. - A descoperit fenomenul de auto-inducție (Joseph Henry) (Amer.) - fizician american d - Fabricarea unui generator electric de curent continuu (Hippolyte Pixie) (franceză) - producător de scule francez (comandat de André-Marie Ampère (francez) - fizician francez.

A doua etapă în dezvoltarea ingineriei electrice d. - A fost formulată o regulă care determină direcția curentului de inducție (Emily Khristianovici (Heinrich Friedrich Emil) Lenz) (germană) - fizician rus d. - Invenția primului motor electric adecvat în scopuri practice (Boris Semenovich (Moritz Hermann von) Jacobi) (germană) - fizician rus - 1842 - Determinarea efectului termic al curentului (James Prescott Joule) (engleză) - fizician englez, (Heinrich Friedrich Emil) Lenz) (germană) ) - fizician rus d. - Reguli formulate pentru calcularea circuitelor (Gustav Robert Kirchhoff) (german) - fizician german.

A treia etapă în dezvoltarea ingineriei electrice d. - A fost creată teoria câmpului electromagnetic (James Clerk (Clark) Maxwell) (engleză) - Fizician englez d. - Crearea primului generator electric care a primit aplicare practică (Zenobe (Zinovy) Theophilus Gramm) (belgian) - fizician francez d. - Invenția lămpii electrice cu incandescență (obținerea unui brevet) (Alexander Nikolaevich Lodygin) (rusă) - inginer electrician rus d. - Invenția telefonului (obținerea unui brevet) (Alexander Graham Bell) (engleză) - fizician american.

A treia etapă în dezvoltarea ingineriei electrice d. - Crearea unui transformator pentru alimentarea cu curent la sursele de iluminat (obținerea unui brevet) (Pavel Nikolaevich Yablochkov) (rusă) - inginer electrician rus d. - Construcția primei linii electrice (Marcel Despres) (franceză) - fizician francez d. - Invenția receptorului radio (Alexander Stepanovici Popov) (rusă) - inginer electrician rus d. - Invenția radiotelegrafului (Guglielmo Marconi) (italian) Inginer radio italian d. - Electron descoperit (Sir Joseph John Thomson) (engleză) - fizician englez.

A patra etapă în dezvoltarea ingineriei electrice d. - Invenția diodei cu tub (Sir John Ambrose Fleming) (engleză) - fizician englez d. - Invenția triodei tubului (Lee de Forest) (engleză) - fizician american d. - Invenția tranzistorului cu efect de câmp (obținerea unui brevet) (Juli Edgar Lilienfeld) Fizician austro-ungar d. – Invenția tranzistorului bipolar (William Shockley, John Bardeen și Walter Brattain la Bell Labs) Fizicieni americani d. – Invenția de circuitul integrat. (Jack Kilby (Texas Instruments) bazat pe germaniu, Robert Noyce (fondatorul Fairchild Semiconductor) bazat pe siliciu) Inventori americani.

Ingineria electrică este știința aplicării practice a fenomenelor electrice și magnetice. Electron din greacă. electron - rășină, chihlimbar. Toate definițiile de bază legate de inginerie electrică sunt descrise în GOST R. Valorile constante sunt notate cu majuscule: I, U, E, valorile variabile în timp ale cantităților sunt scrise cu litere mici: i, u, e . O sarcină electrică elementară este o proprietate a unui electron sau proton care caracterizează relația lor cu propriul câmp electric și interacțiunea cu un câmp electric extern, care este determinată pentru un electron și un proton de valori numerice egale cu semne opuse. În mod convențional, un semn negativ este atribuit sarcinii electronului, iar un semn pozitiv sarcinii protonului. (-1,6* C)

Un câmp electromagnetic este un tip de materie determinat în toate punctele de două mărimi vectoriale care îi caracterizează cele două laturi, numite „câmp electric” și „câmp magnetic”, care are un efect de forță asupra particulelor încărcate electric, în funcție de viteza lor și de sarcina electrică. . Câmpul electric este una dintre cele două laturi ale câmpului electromagnetic, caracterizată prin impactul asupra unei particule încărcate electric cu o forță proporțională cu sarcina acestei particule și independentă de viteza acesteia. Câmp magnetic - una dintre cele două părți ale câmpului electromagnetic, caracterizată prin impactul asupra unei particule încărcate electric în mișcare cu o forță proporțională cu sarcina acestei particule și cu viteza acesteia.

Un purtător de sarcini electrice este o particulă care conține un număr inegal de sarcini electrice elementare de semne diferite. Curentul electric este un fenomen de mișcare direcționată a purtătorilor de sarcină electrică și (sau) un fenomen de modificări ale câmpului electric în timp, însoțite de un câmp magnetic. În metale, purtătorii de sarcină sunt electronii, în electroliți și plasme, ionii. Valoarea curentului electric printr-o anumită suprafață S la un moment dat de timp este egală cu limita raportului dintre sarcina electrică q transferată de particulele încărcate prin suprafață într-un interval de timp t și durata acestui interval, când acesta din urmă tinde spre zero, adică. unde i - curent electric, (A); q este sarcina, (C); t este timpul (s).

Curent continuu - un curent la care aceeași sarcină este transferată în fiecare perioadă de timp identică, adică: unde I - curent electric, (A); q este sarcina, (C); t este timpul (s). Puterea curentului electric este o mărime vectorială care caracterizează câmpul electric și determină forța care acționează asupra unei particule încărcate electric din câmpul electric. Este egal cu raportul dintre forța care acționează asupra unei particule încărcate și sarcina acesteia și are direcția forței care acționează asupra unei particule cu sarcină pozitivă. Se măsoară în N/C sau V/m. Forță străină - o forță care acționează asupra unei particule încărcate electric, datorită proceselor neelectromagnetice în considerare macroscopică. Exemple de astfel de procese sunt reacțiile chimice, procesele termice, impactul forțelor mecanice, fenomenele de contact.

Forta electromotoare; EMF este o mărime scalară care caracterizează capacitatea unui câmp extern și a unui câmp electric indus de a provoca un curent electric. Numeric, EMF este egal cu munca A (J) efectuată de aceste câmpuri la transferul unei unități de sarcină q (C) egală cu 1 C. unde E - (EMF) forța electromotoare, V; A este lucrarea forțelor externe la deplasarea sarcinii (J); q este sarcina, (C). Tensiunea electrică este o valoare scalară egală cu integrala liniară a intensității câmpului electric de-a lungul traseului considerat. Se determină pentru tensiunea electrică U 12 de-a lungul traseului considerat de la punctul 1 la punctul 2 tensiunea este munca forțelor de câmp cu puterea ε, cheltuită pentru transferul unei sarcini unitare (1 C) de-a lungul căii l. Diferența de potențial este tensiunea electrică într-un câmp electric irrotațional, care caracterizează independența alegerii căii de integrare.

Circuit electric - un set de dispozitive și obiecte care formează o cale pentru curentul electric, procesele electromagnetice în care pot fi descrise folosind conceptele de forță electromotoare, curent electric și tensiune electrică. Cel mai simplu circuit electric (schema electrică).

Un element de circuit electric este un dispozitiv separat care face parte dintr-un circuit electric și îndeplinește o funcție specifică în acesta. Elementele principale ale celui mai simplu circuit electric sunt sursele și receptorii de energie electrică.Cel mai simplu circuit electric (schema electrică).

În sursele de energie electrică, diferite tipuri de energie, cum ar fi chimică, mecanică, sunt transformate în electrice (electromagnetice). În receptorii de energie electrică, are loc transformarea inversă - energia electromagnetică este convertită în alte tipuri de energie, de exemplu, chimică (băi galvanice pentru topirea aluminiului sau acoperire de protecție), mecanică (motoare electrice), termică (elemente de încălzire), luminoasă ( lampă fluorescentă). Surse de energie electrică Receptori de energie electrică Conductori

Schema circuitului electric - o reprezentare grafică a unui circuit electric care conține simbolurile elementelor sale și care arată conexiunea acestor elemente. Pentru colectarea circuitelor se folosesc scheme de circuite, unde fiecare element corespunde unei desemnări grafice și litere convenționale, iar pentru calculele circuitelor se folosesc circuite echivalente, în care elementele reale sunt înlocuite cu modele de calcul, iar toate elementele auxiliare sunt excluse. Diagramele schematice sunt întocmite în conformitate cu GOST, de exemplu: GOST Sistem unificat pentru documentația de proiectare. Denumirile grafice condiționate în scheme. Inductori, bobine, transformatoare, autotransformatoare și amplificatoare magnetice GOST Sistem unificat pentru documentația de proiectare. Denumirile grafice condiționate în scheme. Rezistoare, condensatoare

Circuit echivalent - o diagramă a unui circuit electric care afișează proprietățile circuitului în anumite condiții. Un element ideal (al unui circuit electric) este o reprezentare abstractă a unui element al unui circuit electric, caracterizată printr-un parametru. O priză de circuit electric este un punct dintr-un circuit electric destinat a fi conectat la un alt circuit electric. O rețea cu două terminale este o parte a unui circuit electric cu două terminale dedicate. Lanțurile sunt simple și complexe. În circuitele simple, toate elementele sunt conectate în serie. În circuitele complexe, există ramuri pentru curent.

După tipul de curent, circuitele sunt împărțite în circuite de curent continuu, variabil și alternativ. Curentul continuu - un curent electric care nu se modifică în timpul t (Fig. 1.3.a). Toți ceilalți curenți sunt variabili în timp (Fig. 1.3.b.) sau variabili (Fig. 1.3.c.). Un circuit de curent alternativ este un circuit cu un curent care variază conform unei legi sinusoidale. I t I t t I a) b) c) Fig Tipuri de curenţi în circuite.

Circuitele liniare includ circuite în care rezistența electrică a fiecărei secțiuni nu depinde de valoarea și direcția curentului și tensiunii. Acestea. caracteristica curent-tensiune (CVC) a secțiunilor de circuit este prezentată ca o linie dreaptă (dependență liniară) (Fig. a). a) b) Fig. Caracteristicile volt - amper (CVC) ale circuitelor. U I U I unde U - tensiune, (V); I - puterea curentului, (A). Circuitele rămase se numesc neliniare (Fig. 1.3.b).

Rezistența electrică la curentul continuu este o valoare scalară egală cu raportul dintre tensiunea electrică constantă dintre bornele unei rețele pasive cu două terminale și curentul electric continuu din aceasta. unde R este rezistența electrică la curent continuu, (Ohm); ρ - rezistența specifică, (Ohm*m); - lungimea conductorului, (m); S este aria secțiunii transversale, (m 2), unde R este rezistența electrică la curent continuu, (Ohm); U - tensiune, (V); I - puterea curentului, (A). Rezistor - un element al unui circuit electric conceput pentru a-și folosi rezistența electrică. Pentru fire, rezistența se găsește prin formula:

Rezistența firelor, rezistențelor și altor conductori de curent electric depinde de temperatura mediului T. Conductivitatea electrică (pentru curent continuu) este o valoare scalară egală cu raportul dintre curentul electric continuu printr-o rețea pasivă cu două terminale și o tensiune electrică constantă. între terminalele acestei reţele cu două terminale. Acestea. inversul rezistenței unde R este rezistența electrică la curent continuu, (Ohm); R 20 - rezistență electrică la curent continuu la o temperatură de 20ºС, (Ohm); α - coeficient de rezistență la temperatură, în funcție de material; T este temperatura ambiantă, (ºС). unde G - conductivitate electrică, (Cm) (Siemens) sau Ohm -1; U - tensiune, (V); I - puterea curentului, (A); R - rezistența electrică, (Ohm).

Legătura de flux este suma fluxurilor magnetice legate de elementele circuitului unui circuit electric. Legătura de flux de auto-inducție - legătură de flux a unui element dintr-un circuit electric, datorită curentului electric din acest element. Inductanța intrinsecă este o valoare scalară egală cu raportul dintre legătura de flux a autoinducției unui element de circuit electric și curentul electric din acesta. unde Ψ este legătura de flux, (Wb); m este numărul de spire; Ф – flux magnetic (Wb). unde L - inductanță, (H); Ψ – legătura de flux, (Wb); I - puterea curentului, (A).

O bobină inductivă este un element al unui circuit electric conceput pentru a-și folosi propria inductanță și (sau) câmpul magnetic. Tensiunea la bornele bobinei este egală cu produsul inductanței și viteza de schimbare a curentului prin aceasta. unde u L este tensiunea, (V); L - inductanță, (H); i - puterea curentului, (A). Curentul prin bobină este direct proporțional cu integrala tensiunii și invers proporțional cu inductanța bobinei. unde i L este puterea curentului, (A); L - inductanță, (H); u - tensiune, (V).

Inductanța unei bobine solide cu un singur strat poate fi determinată prin formula empirică: Inductanța unei bobine multistrat: unde L este inductanța, (uH); D este diametrul bobinei, (cm); ω este numărul de spire a bobinei; - lungimea înfăşurării, (cm); t este grosimea înfășurării, (cm).

Capacitatea electrică a unui conductor este o mărime scalară care caracterizează capacitatea unui conductor de a acumula o sarcină electrică, egală cu raportul dintre sarcina electrică a conductorului și potențialul său electric, presupunând că toți ceilalți conductori sunt la infinit și că potențialul electric al unui punct infinit îndepărtat este considerat egal cu zero. Capacitatea electrică dintre doi conductori este o valoare scalară egală cu valoarea absolută a raportului dintre sarcina electrică a unui conductor și diferența dintre potențialele electrice a doi conductori, cu condiția ca acești conductori să aibă aceeași sarcină, dar semn opus, și că toți ceilalți conductori sunt la infinit. unde C este capacitatea, (F); q - sarcina, (C); Uc este tensiunea dintre bornele condensatorului, (V).

Capacitatea electrică a unui condensator este capacitatea electrică dintre electrozii unui condensator electric. Pentru un condensator plat cu două plăci (plăci), capacitatea este: unde C este capacitatea, (pF); S este aria plăcilor condensatorului, (cm2); d este distanța dintre plăcile condensatorului (lățimea dielectrică), (cm); ε este permisivitatea dielectricului (vid și aer = 1; chihlimbar = 2,8; pin uscat = 3,5; marmură = 8-10; ceramică feroelectrică =). Un condensator electric este un element al unui circuit electric conceput pentru a-și folosi capacitatea electrică.

Unde u С este tensiunea, (V); C - capacitate, (F); i - puterea curentului, (A). Curentul echivalent printr-un condensator este direct proporțional cu capacitatea condensatorului și cu rata de schimbare a tensiunii pe plăcile sale. unde C - capacitate, (F); i C - puterea curentului, (A). u este tensiunea, (V). Tensiunea la bornele condensatorului se va modifica direct proporțional cu integrala asupra curentului și invers proporțional cu capacitatea condensatorului.

O secțiune a unui circuit electric este o parte a unui circuit electric care conține un set selectat de elemente ale acestuia. O ramură a unui circuit electric este o secțiune a unui circuit electric de-a lungul căreia curge același curent electric (secțiunea a-b, b-d, b-d). Nodul rețelei electrice - joncțiunea ramurilor circuitului electric (a, b, c, c, d, d). Conturul unui circuit electric este o succesiune de ramuri ale unui circuit electric care formează o cale închisă, în care unul dintre noduri este atât începutul, cât și sfârșitul traseului, iar restul se întâlnesc o singură dată (secțiunea a-b-d-c-a). E1E1 R2 R3 E2E2 R4 R5 E4 R7 ab c d R6 c d R1

Fiecare dispozitiv din circuitul electric poate corespunde mai multor circuite echivalente. Tipul și parametrii circuitului depind de caracteristicile multor factori, de exemplu, de proiectarea dispozitivului, modul de funcționare, frecvența semnalului care acționează, precizia necesară a calculelor, ipotezele făcute.

Cuprins Conceptul de curent electric Mărimi fizice Distribuția energiei electrice Legea lui Ohm Grad IP Grad IK

Conceptul de curent electric Curentul electric este mișcarea direcționată a particulelor încărcate electric. Este curent electric?

Conceptul de curent electric Cum se creează o mișcare direcționată a particulelor încărcate? Pentru a menține un curent electric într-un conductor, este nevoie de o sursă externă de energie, care să mențină constant diferența de potențial la capetele acestui conductor. Astfel de surse de energie sunt așa-numitele surse de curent electric, care au o anumită forță electromotoare (EMF), care creează și menține o diferență de potențial la capetele conductorului pentru o perioadă lungă de timp.

Conceptul de curent electric Este posibil ca particulele încărcate să se miște în toate substanțele? Conductor Semiconductor. Un dielectric este un corp care conține o cantitate suficientă de sarcini electrice libere care se pot mișca sub influența unui câmp electric; acesta este un corp care nu conține sarcini electrice libere în interior. În izolatoare, curentul electric este imposibil de metale, soluții de săruri și acizi, sol umed, corpuri de oameni și animale sticla, plastic, cauciuc, carton, aer este un material care conduce curentul, doar în anumite condiții siliciu și aliaje pe baza acestuia

Conceptul de curent electric Curentul continuu (DC) Curentul continuu este un curent electric care nu se schimbă în timp în direcție. Sursele de curent continuu sunt celulele galvanice, bateriile și generatoarele de curent continuu. Curentul alternativ (AC) AC se numește curent electric, a cărui mărime și direcție se modifică în timp. Domeniul de aplicare al curentului alternativ este mult mai larg decât curentul continuu. Acest lucru se datorează faptului că tensiunea AC poate fi ușor crescută sau scăzută cu un transformator, aproape oriunde. Curentul alternativ este mai ușor de transportat pe distanțe lungi.

Mărimi fizice Tensiune Curent Rezistență Frecvență Putere activă Putere reactivă Putere aparentă

Tensiunea (U) dintre două puncte este diferența de potențial în diferite puncte ale unui circuit electric, care determină prezența unui curent electric în acesta. Unitate de măsură - Volt (V) 1 V \u003d 1 J / C

Puterea curentului (I) - o valoare egală cu raportul dintre sarcina q trecută prin secțiunea transversală a conductorului și intervalul de timp t în care a circulat curentul. Unitate de măsură - Amperi (A)

Rezistența (R) este o mărime fizică care caracterizează proprietățile unui conductor de a împiedica trecerea curentului electric și este egală cu raportul dintre tensiunea de la capetele conductorului și puterea curentului care circulă prin acesta. Unitate de măsură - Ohm (Ohm)

Frecvența (f) - determină numărul de oscilații curente pe secundă. Unitate - Hertzi (Hz) 50 Hz

Puterea Puterea electrică este o mărime fizică care caracterizează viteza de transmitere sau conversie a energiei electrice. W VAR VA Q = U ∙ I ∙ sin φ P = U ∙ I ∙ cos φ S=U ∙ I

Distribuția energiei Tensiunea de linie (U l) este tensiunea dintre două fire de fază (380 V) Tensiunea de fază (U f) este tensiunea dintre firul neutru și unul dintre firele de fază (220 V)

Legea lui Ohm: o lege fizică care definește relația dintre forța sau tensiunea electromotoare a unei surse cu curentul și rezistența conductorului. Instalat experimental în 1826 și numit după descoperitorul său Georg Ohm. Esența legii este simplă: curentul generat de tensiune este invers proporțional cu rezistența pe care trebuie să o depășească și este direct proporțional cu tensiunea generatoare. Formula legii lui Ohm pentru o secțiune de lanț: I \u003d U R

Diagramă pentru a vă ajuta să vă amintiți legea lui Ohm. Trebuie să închideți valoarea dorită, iar celelalte două caractere vor da o formulă pentru calcularea acesteia. Legea lui Ohm

IP și IK Grad de protecție IP format din două litere urmate de două cifre. Codul IP indică gradul de protecție împotriva contactului cu părțile conductoare, pătrunderii solidelor străine, precum și a lichidelor. Gradul de protecție IK este format din două litere urmate de două numere. Codul IK indică gradul de protecție împotriva șocurilor mecanice externe.

Clasament IP 1. Protecție împotriva pătrunderii obiectelor solide mai mari de 50 mm (exemplu: contact accidental cu mâna) 2. Protecție împotriva pătrunderii obiectelor solide mai mari de 12 mm (exemplu: contact cu degetele) 3. Protecție împotriva pătrunderii obiectelor solide mai mare de 2, 5 mm (exemplu: contact cu unelte, fire) 4. Protecție împotriva pătrunderii corpurilor solide mai mari de 1 mm (exemplu: contact cu unelte mici, fire subțiri) 5. Protecție împotriva pătrunderii prafului (depuneri inofensive) 6 Complet rezistent la praf0. Fără protecție

Clasament IP 1. Protecție împotriva picăturilor de apă care cad vertical (condens) 2. Protecție împotriva picăturilor de apă care cad la un unghi vertical de până la 15° 3. Protecție împotriva stropirii de apă la un unghi vertical de până la 60° 4. Protecție împotriva stropirii de apă din orice direcție 5. Protecție împotriva jeturilor de apă la presiune joasă din toate direcțiile 6. Protecție împotriva jeturilor și valurilor puternice de apă 7. Protecție împotriva pătrunderii lichidului în timpul imersiei temporare 8. Protecție împotriva pătrunderii lichidului în timpul imersiei continue sub presiune 0. Fără protecție

Gradul IK 01 - Energie de impact 0,150 J 02 - Energia de impact 0,200 J 03 - Energia de impact 0,350 J 04 - Energia de impact 0,500 J 05 - Energia de impact 0,700 J 06 - Energia de impact 1,00 J 07 - Energia de impact 2,00 J 5,80 - J Energie de impact 09 - Energia de impact 10.00 J 10 - Energia de impact 20.00 J