Как в схеме на рис. 3 изменится напряжение U23 на резисторах R2 и RЗ, если замкнугь ключ К?
Лекция по дисциплине «Электротехника и основы Электроники»
для гр.2202-22
Что такое постоянный и переменный токи?
Токи, значение и направление которого не изменяются во времени, называется постоянным (рис. а), а если изменяются по величине и направлению, то переменным (рис.б).
Закон Ома для участка цепи:
ток, проходящий по участку цепи, прямо пропорционален напряжению U, приложенному к этому участку, и обратно пропорционален его сопротивлению R:
I = Uab / R = U / R ,
Закон Ома для всей цепи:
I= E/(R+r),
где E – электродвижущая сила источника электрической энергии, B; R – сопротивление внешней цепи, Ом; r – внутреннее сопротивление источника, Ом.
Электрическое сопротивление проводника
R=U/1.
Последовательное соединение резисторов
R=R1 +R2 + ... +Rn .
Параллельное соединение резисторов (рис2)
R=R1R2 R3/(R1 + R2 + R3).
рис2
Как в схеме на рис. 3 изменится напряжение U23 на резисторах R2 и RЗ, если замкнугь ключ К?
1. U23 не изменится.
2. U23 уменьшится.
3. U23 увеличится.
рис3
Обобщенный закон Ома.
Закон Ома может быть записан и для активного участка цепи, т.е. содержащего источник Э.Д.С.,
если Э.Д.С. и ток совпадают по направлению: I = ( Uca + E )/ R .
если Э.Д.С на схеме направлена навстречу току, то I =( Uca - E )/ R .
Первый закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма токов в узле электрической цепи равна нулю. Математически это записывается так: ∑I = 0
. Уравнение по первому закону Кирхгофа принимает вид:
− I1 − I2 + I3 + I4 = 0.
Первый закон Кирхгофа отражает тот факт, что в узле электрический заряд не накапливается и не расходуется.
Второй закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма ЭДС в любом контуре цепи равна алгебраической сумме напряжений на элементах этого контура: ∑E = ∑U.
Если в рассматриваемом контуре отсутствуют ЭДС, то уравнение принимает вид: ∑U = 0
Баланс мощностей
Мощность характеризует интенсивность преобразования энергии из одного вида в другой в единицу времени. Для цепи постоянного тока
мощность источника
Pu =Wu /t= EI,
а приемника (потребителя)
P П =W П /t=UI=RI2=U2/R.
Уравнение баланса мощностей:
∑ EI =∑ RI 2,
где ∑EI- сумма мощностей, развиваемых источниками;
∑RI2 – сумма мощностей всех приемников и необратимых преобразований энергии внутри источников (потери из-за внутренних сопротивлений).
Магнитное поле,
как и электрическое, является одним из видов материи. Оно возникает при движении любых заряженных частиц, а также при изменении электрического поля.
Основными величинами, характеризующими магнитное поле, являются магнитная индукция В, Тл, и магнитный поток Ф, Вб:
Ф = BS; В= !!аН;
Опытным путем установлено, что магнитное поле возникает вокруг проводника с током и внутри него.
В постоянном магните магнитное поле создается внутриатомным и внутримолекулярным движением, например, вращением электронов вокруг ядра. Магнитное поле и электрический ток неразрывно связаны, т.е. магнитное поле не может существовать без электрического тока.
Способность тока возбуждать магнитное поле называется магнитодвижущей силой (МДС), или намагничивающей силой (НС). В системе СИ намагничивающая сила принимается численно равной силе тока, возбуждающего магнитное поле, и измеряется в амперах (А).
Если ток проходит по контуру или катушке с числом витков w, то МДС
Магнитная индукция и напряженность магнитного поля связаны между собой соотношением
Сила взаимодействия магнитного поля и провода с током называется электромагнитной силои и определяется по закону Ампера:
Возникновение ЭДС индукции в контуре при изменении магнитного потока сквозь этот контур называется явлением электромагнитной индукции
Под действием ЭДС в замкнутом контуре возникает индукционный электрический ток. явление электромагнитной индукции наблюдается, если проводник пересекает магнитные линии.
При движении вдоль магнитных линий ЭДС наводиться не будет.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Наибольшее распространение в электротехнике получил синусоидальный ток частотой 50 Гц, которая принята за стандартную в России. В США стандартной является частота f=60 Гц.
Диапазон частот, применяемых на практике синусоидальных токов и напряжений, очень широк: от долей герца, например, в геологоразведке, до десятков тысяч мегагерц (МГц) в радиолокации. Синусоидальные токи и напряжения низких частот (до нескольких килогерц) получают с помощью синхронных генераторов, в которых используется принцип получения синусоидального напряжения путем вращения витка с постоянной угловой скоростью в однородном магнитном поле. Этот принцип основан на явлении электромагнитной индукции, открытом в 1831 году М.Фарадеем.
Преимущество переменного тока:
1. Переменный ток легко трансформируется, и с помощью трансформаторов
можно получить переменный ток различного напряжения.
2. Электрические машины переменного тока проще по конструкции, надежнее в работе и менее требовательны в эксплуатации, чем машины постоянного тока.
Передается переменный ток на высоком, а распределяется и потребляется на низком напряжении. В электротехнике под переменным током обычно понимают синусоидально изменяющийся ток.