Реферат на тему: Напряже́ние между точками A и B электрической цепи или электрического поля — отношение работы электрического поля при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B к величине пробного заряда. При этом считается, что перенос пробного заряда не изменяет распределения зарядов на источниках поля (по определению пробного заряда). В потенциальном электрическом поле эта работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд. В этом случае электрическое напряжение UAB между двумя точками совпадает с разностью потенциалов между ними. Альтернативное определение — — интеграл от проекции поля эффективной (напряжённости поля ) (включающего сторонние поля) на расстояние между точками A и B вдоль заданной траектории, идущей из точки A в точку B. В электростатическом поле значение этого интеграла не зависит от пути интегрирования и совпадает с разностью потенциалов. Единицей измерения напряжения в системе СИ является вольт. Напряжение показывает, какую работу совершает суммарное поле сторонних и кулоновских сил при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую. Напряжение в цепи постоянного тока определяется так же, как и в электростатике. Для описания цепей переменного тока применяются следующие понятия: Мгновенное напряжение есть разность потенциалов между двумя точками, измеренная в данный момент времени. Оно является функцией времени: Амплитуда напряжения есть максимальное по модулю значение мгновенного напряжения за весь период колебаний: Для гармонических (синусоидальных) колебаний напряжения мгновенное значение напряжения выражается как: Среднее значение напряжения (постоянная составляющая напряжения) определяется за весь период колебаний, как: Для чистой синусоиды среднее значение напряжения равно нулю. Среднеквадратичное значение (устаревшее наименование: действующее, эффективное) наиболее удобно для практических расчётов, так как на линейной активной нагрузке оно совершает ту же работу, что и равное ему постоянное напряжение: Для синусоидального напряжения справедливо равенство: В технике и быту при использовании переменного тока под термином «напряжение» имеется в виду именно эта величина, и все вольтметры проградуированы исходя из её определения. Однако конструктивно большинство приборов измеряют не среднеквадратичное, а средневыпрямленное (см. ниже) значение напряжения, поэтому для несинусоидального сигнала их показания могут отличаться от истинного значения. Средневыпрямленное значение есть среднее значение модуля напряжения: Для синусоидального напряжения справедливо равенство: На практике используется редко, однако большинство вольтметров переменного тока (те, в которых ток перед измерением выпрямляется) фактически измеряют именно эту величину, хотя их шкала и проградуирована по среднеквадратичным значениям. В цепях трёхфазного тока различают фазное и линейное напряжения. Под фазным напряжением понимают среднеквадратичное значение напряжения на каждой из фаз нагрузки, а под линейным — напряжение между подводящими фазными проводами. При соединении нагрузки в треугольник фазное напряжение равно линейному, а при соединении в звезду (при симметричной нагрузке или при глухозаземлённой нейтрали) линейное напряжение в раз больше фазного. На практике напряжение трёхфазной сети обозначают дробью, в знаменателе которой стоит линейное напряжение, а в числителе — фазное при соединении в звезду (или, что то же самое, потенциал каждой из линий относительно земли). Так, в России наиболее распространены сети с напряжением 220/380 В; также иногда используются сети 127/220 В и 380/660 В. wreferat.baza-referat.ru Потенциал точки электрического поля это энергетическая характеристика … точки поля, величина скалярная, но имеющая знак. Рисунок 1.6 – Потенциал электрического поля одного заряда Внесём в точку М поля заряда Q пробный q, увидим что на него действует сила Fм, которая стремится вытолкнуть q из точки М в бесконечность. Если q не закреплён, он начнёт перемещаться под действием этой силы => будет совершаться работа, а это возможно только при наличии энергии => электронное поле в точке M обладает потенциальной энергией. Определим её величину, вычислив совершаемую при этом работу. Чтобы применить эту формулу, необходимо учесть, что F определяется по закону Кулона и зависит от r2 между Q и q; а это расстояние всё время меняется, поэтому вычисляем сначала работу на очень малом перемещении, настолько малом, что силу можно считать не изменившейся по величине. На каждом последующем перемещении величина А определяется по такой же формуле, только изменяется расстояние. А отношение этой работы (энергии) к величине неперемещаемого заряда и есть характеристика точки поля, называемого потенциалом. Потенциал точки электрического поля – это физическая величина, численно равная работе по перемещению единичного заряда из данной точки поля в бесконечность. Потенциал бесконечно удалённой от заряда точки равен нулю, но нулевой потенциал можно приписать любой точке (как точке отсчёта) в технике за нулевой потенциал принимают потенциал поверхности земли. Знак потенциала точки определяется знаком заряда поля, вокруг которого этот потенциал определяется. Если рассматривается поле двух или нескольких точечных зарядов, то потенциал в каждой точке определяется как алгебраическая сумма потенциалов полей каждого из зарядов в отдельности. Если пробный заряд перемещается из одной точки поля в другую точку поля (из M в N), то совершённая при этом работа определяется — разность потенциалов двух точек электрического поля называют электрическим напряжением между этими точками – это физическая величина, численно равная работе по перемещению единичного заряда из одной точки поля в другую. Различие между напряжённостью и напряжением Связь между E и U устанавливают только для однородного поля refac.ru Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технический университет «» Реферат по физике на тему: «Электрический ток» Выполнила: Руководитель: Москва 2010/11 уч. год В первую очередь, стоит выяснить, что представляет собой электрический ток. Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике. Чтобы он возник, следует предварительно создать электрическое поле, под действием которого вышеупомянутые заряженные частицы придут в движение. Первые сведения об электричестве, появившиеся много столетий назад, относились к электрическим «зарядам», полученным посредством трения. Уже в глубокой древности люди знали, что янтарь, потертый о шерсть, приобретает способность притягивать легкие предметы. Но только в конце XVI века английский врач Джильберт подробно исследовал это явление и выяснил, что точно такими же свойствами обладают и многие другие вещества. Тела, способные, подобно янтарю, после натирания притягивать легкие предметы, он назвал наэлектризованными. Это слово образовано от греческого электрон — «янтарь». В настоящее время мы говорим, что на телах в таком состоянии имеются электрические заряды, а сами тела называются «заряженными». Электрические заряды всегда возникают при тесном контакте различных веществ. Если тела твердые, то их тесному соприкосновению препятствуют микроскопические выступы и неровности, которые имеются на их поверхности. Сдавливая такие тела и притирая их друг к другу, мы сближаем их поверхности, которые без нажима соприкасались бы только в нескольких точках. В некоторых телах электрические заряды могут свободно перемещаться между различными частями, в других же это невозможно. В первом случае тела называют «проводники», а во втором — «диэлектрики, или изоляторы». Проводниками являются все металлы, водные растворы солей и кислот и др. Примерами изоляторов могут служить янтарь, кварц, эбонит и все газы, находящиеся в нормальных условиях. Тем не менее нужно отметить, что деление тел на проводники и диэлектрики весьма условно. Все вещества в большей или меньшей степени проводят электричество. Электрические заряды бывают положительными и отрицательными. Такого рода ток просуществует недолго, потому что в наэлектризованном теле кончится заряд. Для продолжительного существования электрического тока в проводнике необходимо поддерживать электрическое поле. Для этих целей используются источники электротока. Самый простой случай возникновения электрического тока — это когда один конец провода соединен с наэлектризованным телом, а другой — с землей. Электрические цепи, подводящие ток к осветительным лампочкам и электромоторам, появились лишь после изобретения батарей, которое датируется примерно 1800 годом. После этого развитие учения об электричестве пошло так быстро, что менее чем за столетие оно стало не просто частью физики, но легло в основу новой электрической цивилизации. Основные величины электрического тока Количество электричества и сила тока. Действия электрического тока могут быть сильными или слабыми. Сила действия электрического тока зависит от величины заряда, который протекает по цепи за определенную единицу времени. Чем больше электронов переместилось от одного полюса источника к другому, тем больше общий заряд, перенесенный электронами. Такой общий заряд называется количество электричества, проходящее сквозь проводник. От количества электричества зависит, в частности, химическое действие электрического тока, т. е. чем больший заряд прошел через раствор электролита, тем больше вещества осядет на катоде и аноде. В связи с этим количество электричества можно подсчитать, взвесив массу отложившегося на электроде вещества и зная массу и заряд одного иона этого вещества. Силой тока называется величина, которая равна отношению электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, к времени его протекания. Единицей измерения заряда является кулон (Кл), время измеряется в секундах (с). В этом случае единица силы тока выражается в Кл/с. Такую единицу называют ампером (А). Для того чтобы измерить силу тока в цепи, применяют электроизмерительный прибор, называемый амперметром. Для включения в цепь амперметр снабжен двумя клеммами. В цепь его включают последовательно. Электрическое напряжение. Мы уже знаем, что электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц — электронов. Это движение создается при помощи электрического поля, которое совершает при этом определенную работу. Это явление называется работой электрического тока. Для того чтобы переместить больший заряд по электрической цепи за 1 с, электрическое поле должно выполнить большую работу. Исходя из этого, выясняется, что работа электрического тока должна зависеть от силы тока. Но существует и еще одно значение, от которого зависит работа тока. Эту величину называют напряжением. Напряжение — это отношение работы тока на определенном участке электрической цепи к заряду, протекающему по этому же участку цепи. Работа тока измеряется в джоулях (Дж), заряд — в кулонах (Кл). В связи с этим единицей измерения напряжения станет 1 Дж/Кл. Данную единицу назвали вольтом (В). Для того чтобы в электрической цепи возникло напряжение, нужен источник тока. При разомкнутой цепи напряжение имеется только на клеммах источника тока. Если этот источник тока включить в цепь, напряжение возникнет и на отдельных участках цепи. В связи с этим появится и ток в цепи. То есть коротко можно сказать следующее: если в цепи нет напряжения, нет и тока. Для того чтобы измерить напряжение, применяют электроизмерительный прибор, называемый вольтметром. Своим внешним видом он напоминает ранее упоминавшийся амперметр, с той лишь разницей, что на шкале вольтметра стоит буква V (вместо А на амперметре). Вольтметр имеет две клеммы, с помощью которых он параллельно включается в электрическую цепь. Электрическое сопротивление. После подключения в электрическую цепь всевозможных проводников и амперметра можно заметить, что при использовании разных проводников амперметр выдает разные показания, т. е. в этом случае сила тока, имеющаяся в электрической цепи, разная. Это явление можно объяснить тем, что разные проводники имеют разное электрическое сопротивление, которое представляет собой физическую величину. В честь немецкого физика ее назвали Омом. Как правило, в физике применяются более крупные единицы: килоом, мегаом и пр. Сопротивление проводника обычно обозначается буквой R, длина проводника — L, площадь поперечного сечения — S. В этом случае можно сопротивление записать в виде формулы: R = р * L/S где коэффициент р называется удельным сопротивлением. Данный коэффициент выражает сопротивление проводника длиною в 1 м при площади поперечного сечения, равной 1 м2. Удельное сопротивление выражается в Ом х м. Поскольку провода, как правило, имеют довольно малое сечение, то обычно их площади выражают в квадратных миллиметрах. В этом случае единицей удельного сопротивления станет Ом х мм2/м. В нижеприведенной табл. 1 показаны удельные сопротивления некоторых материалов. По данным табл. 1 становится понятно, что самое малое удельное электрическое сопротивление имеет медь, самое большое — сплав металлов. Кроме этого, большим удельным сопротивлением обладают диэлектрики (изоляторы). Электрическая емкость. Мы уже знаем, что два изолированных друг от друга проводника могут накапливать электрические заряды. Это явление характеризуется физической величиной, которую назвали электрической емкостью. Электрическая емкость двух проводников — не что иное, как отношение заряда одного из них к разности потенциалов между этим проводником и соседним. Чем меньше будет напряжение при получении заряда проводниками, тем больше их емкость. За единицу электрической емкости принимают фарад (Ф). На практике используются доли данной единицы: микрофарад (мкФ) и пикофарад (пФ). Если взять два изолированных друг от друга проводника, разместить их на небольшом расстоянии один от другого, то получится конденсатор. Емкость конденсатора зависит от толщины его пластин и толщины диэлектрика и его проницаемости. Уменьшая толщину диэлектрика между пластинами конденсатора, можно намного увеличить емкость последнего. На всех конденсаторах, помимо их емкости, обязательно указывается напряжение, на которое рассчитаны эти устройства. Работа и мощность электрического тока. Из вышесказанного понятно, что электрический ток совершает определенную работу. При подключении электродвигателей электроток заставляет работать всевозможное оборудование, двигает по рельсам поезда, освещает улицы, обогревает жилище, а также производит химическое воздействие, т. е. позволяет выполнять электролиз и т. д. Можно сказать, что работа тока на определенном участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого совершалась работа. Работа измеряется в джоулях, напряжение — в вольтах, сила тока — амперах, время — в секундах. В связи с этим 1 Дж = 1В х 1А х 1с. Из этого получается, для того чтобы измерить работу электрического тока, следует задействовать сразу три прибора: амперметр, вольтметр и часы. Но это громоздко и малоэффективно. Поэтому, обычно, работу электрического тока замеряют электрическими счетчиками. В устройстве данного прибора имеются все вышеназванные приборы. Мощность электрического тока равна отношению работы тока к времени, в течение которого она совершалась. Мощность обозначается буквой «Р» и выражается в ваттах (Вт). На практике используют киловатты, мегаватты, гектоватты и пр. Для того чтобы замерить мощность цепи, нужно взять ваттметр. Электротехники работу тока выражают в киловатт-часах (кВтч). Закон Ома. Напряжение и ток считаются наиболее удобными характеристиками электрических цепей. Одной из главных особенностей применения электричества является быстрая транспортировка энергии из одного места в другое и передача ее потребителю в нужной форме. Произведение разности потенциалов на силу тока дает мощность, т. е. количество энергии, отдаваемой в цепи на единицу времени. Как было сказано выше, чтобы замерить мощность в электрической цепи, понадобилось бы 3 прибора. А нельзя ли обойтись одним и вычислить мощность по его показаниям и какой-либо характеристике цепи, вроде ее сопротивления? Многим эта идея понравилась, они посчитали ее плодотворной. Итак, что же такое сопротивление провода или цепи в целом? Обладает ли проволока, подобно водопроводным трубам или трубам вакуумной системы, постоянным свойством, которое можно было бы назвать сопротивлением? К примеру, в трубах отношение разности давления, создающей поток, деленное на расход, обычно является постоянной характеристикой трубы. Точно так же тепловой поток в проволоке подчиняется простому соотношению, в которое входит разность температур, площадь поперечного сечения проволоки и ее длина. Открытие такого соотношения для электрических цепей стало итогом успешных поисков. В 1820-х годах немецкий школьный учитель Георг Ом первым приступил к поискам вышеназванного соотношения. В первую очередь, он стремился к славе и известности, которые бы позволили ему преподавать в университете. Только поэтому он выбрал такую область исследований, которая сулила особые преимущества. Ом был сыном слесаря, поэтому знал, как вытягивать металлическую проволоку разной толщины, нужную ему для опытов. Поскольку в те времена нельзя было купить пригодную проволоку, Ом изготавливал ее собственноручно. Во время опытов он пробовал разные длины, разные толщины, разные металлы и даже разные температуры. Все эти факторы он варьировал поочередно. Во времена Ома батареи были еще слабые, давали ток непостоянной величины. В связи с этим исследователь в качестве генератора применил термопару, горячий спай которой был помещен в пламя. Кроме этого, он использовал грубый магнитный амперметр, а разности потенциалов (Ом называл их «напряжениями») замерял путем изменения температуры или числа термоспаев. Учение об электрических цепях только-только получило свое развитие. После того как, примерно, в 1800 году изобрели батареи, оно стало развиваться намного быстрее. Проектировались и изготовлялись (довольно часто вручную) различные приборы, открывались новые законы, появлялись понятия и термины и т. д. Все это привело к более глубокому пониманию электрических явлений и факторов. Обновление знаний об электричестве, с одной стороны, стало причиной появления новой области физики, с другой стороны, явилось основой для бурного развития электротехники, т. е. были изобретены батареи, генераторы, системы электроснабжения для освещения и электрического привода, электропечи, электромоторы и прочее, прочее. Открытия Ома имели огромное значение как для развития учения об электричестве, так и для развития прикладной электротехники. Они позволили легко предсказывать свойства электрических цепей для постоянного тока, а впоследствии — для переменного. В 1826 году Ом опубликовал книгу, в которой изложил теоретические выводы и экспериментальные результаты. Но его надежды не оправдались, книгу встретили насмешками. Это произошло потому, что метод грубого экспериментирования казался мало привлекательным в эпоху, когда многие увлекались философией. Ому не оставалось ничего другого, как оставить занимаемую должность преподавателя. Назначения в университет он не добился по этой же причине. В течение 6 лет ученый жил в нищете, без уверенности в будущем, испытывая чувство горького разочарования. Но постепенно его труды получили известность сначала за пределами Германии. Ома уважали за границей, пользовались его изысканиями. В связи с этим соотечественники вынуждены были признать его на родине. В 1849 году он получил должность профессора Мюнхенского университета. Ом открыл простой закон, устанавливающий связь между силой тока и напряжением для отрезка проволоки (для части цепи, для всей цепи). Кроме этого, он составил правила, которые позволяют определить, что изменится, если взять проволоку другого размера. Закон Ома формулируется следующим образом: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению участка. Закон Джоуля-Ленца. Электрический ток в любом участке цепи выполняет определенную работу. Для примера возьмем какой-либо участок цепи, между концами которого имеется напряжение (U). По определению электрического напряжения, работа, совершаемая при перемещении единицы заряда между двумя точками, равна U. Если сила тока на данном участке цепи равна i, то за время t пройдет заряд it, и поэтому работа электрического тока в этом участке будет: А = Uit Это выражение справедливо для постоянного тока в любом случае, для какого угодно участка цепи, который может содержать проводники, электромоторы и пр. Мощность тока, т. е. работа в единицу времени, равна: Р = A/t = Ui Эту формулу применяют в системе СИ для определения единицы напряжения. Предположим, что участок цепи представляет собой неподвижный проводник. В этом случае вся работа превратится в тепло, которое выделится в этом проводнике. Если проводник однородный и подчиняется закону Ома (сюда относятся все металлы и электролиты), то: U = ir где r — сопротивление проводника. В таком случае: А = rt2i Этот закон впервые опытным путем вывел Э. Ленц и, независимо от него, Джоуль. Следует отметить, что нагревание проводников находит многочисленное применение в технике. Самое распространенное и важное среди них — осветительные лампы накаливания. Закон электромагнитной индукции. В первой половине XIX века английский физик М. Фарадей открыл явление магнитной индукции. Этот факт, став достоянием многих исследователей, дал мощный толчок развитию электро- и радиотехники. В ходе опытов Фарадей выяснил, что при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную замкнутым контуром, в нем возникает электрический ток. Это и является основой, пожалуй, самого важного закона физики — закона электромагнитной индукции. Ток, который возникает в контуре, назвали индукционным. В связи с тем что электроток возникает в цепи только в случае воздействия на свободные заряды сторонних сил, то при изменяющемся магнитном потоке, проходящем по поверхности замкнутого контура, в нем появляются эти самые сторонние силы. Действие сторонних сил в физике называется электродвижущей силой или ЭДС индукции. Электромагнитная индукция появляется также в незамкнутых проводниках. В том случае когда проводник пересекает магнитные силовые линии, на его концах возникает напряжение. Причиной появления такого напряжения становится ЭДС индукции. Если магнитный поток, проходящий сквозь замкнутый контур, не меняется, индукционный ток не появляется. При помощи понятия «ЭДС индукции» можно рассказать о законе электромагнитной индукции, т. е. ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром. Правило Ленца. Как мы уже знаем, в проводнике возникает индукционный ток. В зависимости от условий своего появления он имеет разное направление. По этому поводу русский физик Ленц сформулировал следующее правило: индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре, всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле не дает магнитному потоку изменяться. Все это вызывает возникновение индукционного тока. Индукционный ток, так же как и любой другой, имеет энергию. Значит, в случае возникновения индукционного тока появляется электрическая энергия. Согласно закону сохранения и превращения энергии, вышеназванная энергия может возникнуть только за счет количества энергии какого-либо другого вида энергии. Таким образом, правило Ленца полностью соответствует закону сохранения и превращения энергии. Помимо индукции, в катушке может появляться так называемая самоиндукция. Ее суть заключается в следующем. Если в катушке возникает ток или его сила изменяется, то появляется изменяющееся магнитное поле. А если изменяется магнитный поток, проходящий через катушку, то в ней возникает электродвижущая сила, которая называется ЭДС самоиндукции. Согласно правилу Ленца, ЭДС самоиндукции при замыкании цепи создает помехи силе тока и не дает ей возрастать. При выключении цепи ЭДС самоиндукции снижает силу тока. В том случае, когда сила тока в катушке достигает определенного значения, магнитное поле перестает изменяться и ЭДС самоиндукции приобретает нулевое значение. Электрическая цепь представляет собой совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, токе и напряжении. В электрической цепи постоянного тока могут действовать как постоянные токи, так и токи, направление которых остается постоянным, а значение изменяется произвольно во времени или по какому-либо закону. Электрическая цепь состоит из отдельных устройств или элементов, которые по их назначению можно разделить на 3 группы. Первую группу составляют элементы, предназначенные для выработки электроэнергии (источники питания). Вторая группа — элементы, преобразующие электроэнергию в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую, химическую и т. д.). Эти элементы называются приемниками электрической энергии (электроприемниками). В третью группу входят элементы, предназначенные для передачи электроэнергии от источника питания к электроприемнику (провода, устройства, обеспечивающие уровень и качество напряжения, и др.). Источники питания цепи постоянного тока — это гальванические элементы, электрические аккумуляторы, электромеханические генераторы, термоэлектрические генераторы, фотоэлементы и др. Все источники питания имеют внутреннее сопротивление, значение которого невелико по сравнению с сопротивлением других элементов электрической цепи. Электроприемниками постоянного тока являются электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, нагревательные и осветительные приборы и др. Все электроприемники характеризуются электрическими параметрами, среди которых можно назвать самые основные — напряжение и мощность. Для нормальной работы электроприемника на его зажимах (клеммах) необходимо поддерживать номинальное напряжение. Для приемников постоянного тока оно составляет 27, 110, 220, 440 В, а также 6, 12, 24, 36 В. Графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения ее элементов и показывающее соединения этих элементов, называется схемой электрической цепи. В табл. 2 показаны условные обозначения, применяемые при изображении электрических схем. Участок электроцепи, вдоль которого протекает один и тот же ток, называется ветвью. Место соединения ветвей электроцепи называется узлом. На электросхемах узел обозначается точкой. Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется контуром электрической цепи. Простейшая электрическая цепь имеет одноконтурную схему, сложные электрические цепи — несколько контуров. Элементами электрической цепи являются различные электротехнические устройства, которые могут работать в различных режимах. Режимы работы как отдельных элементов, так и всей электрической цепи характеризуются значениями тока и напряжения. Поскольку ток и напряжение в общем случае могут принимать любые значения, то режимов может быть бесчисленное множество. Режим холостого хода — это режим, при котором тока в цепи нет. Такая ситуация может возникнуть при разрыве цепи. Номинальный режим бывает, когда источник питания или любой другой элемент цепи работает при значениях тока, напряжения и мощности, указанных в паспорте данного электротехнического устройства. Эти значения соответствуют самым оптимальным условиям работы устройства с точки зрения экономичности, надежности, долговечности и пр. Режим короткого замыкания — это режим, когда сопротивление приемника равно нулю, что соответствует соединению положительного и отрицательного зажимов источника питания с нулевым сопротивлением. Ток короткого замыкания может достигать больших значений, во много раз превышая номинальный ток. Поэтому режим короткого замыкания для большинства электроустановок является аварийным. Согласованный режим источника питания и внешней цепи возникает в том случае, когда сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению. В этом случае ток в цепи в 2 раза меньше тока короткого замыкания. Самыми распространенными и простыми типами соединений в электрической цепи являются последовательное и параллельное соединение. Последовательное соединение элементов цепи В этом случае все элементы подключаются к цепи друг за другом. Последовательное соединение не дает возможности получить разветвленную цепь — она будет неразветвленной. На рис. 1 показан пример последовательного соединения элементов в цепи.
Рис. 1. Последовательное соединение двух резисторов в цепи: 1 — первый резистор; 2 — второй резистор В нашем примере взяты два резистора. Резисторы 1 и 2 имеют сопротивления R1 и R2. Поскольку электрический заряд в этом случае не накапливается (постоянный ток), то при любом сечении проводника за определенный интервал времени проходит один и тот же заряд. Из этого вытекает, что сила тока в обоих резисторах равная: I = I1 = I2 А вот напряжение на их концах суммируется: U = U1 + U2 Согласно закону Ома, для всего участка цепи и для каждого резистора в отдельности полное сопротивление цепи будет: R = R1 + R2 В случае последовательного соединения проводников напряжения и сопротивления можно выразить соотношением: U1/U2 = R1/R2 Как мы уже знаем, электрический ток бывает постоянным и переменным. Но широко применяется только переменный ток. Это обусловлено тем, что напряжение и силу переменного тока можно преобразовывать практически без потерь энергии. Переменный ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явлений электромагнитной индукции. Действующие значения силы тока и напряжения Как известно, переменная ЭДС индукции вызывает в цепи переменный ток. При наибольшем значении ЭДС сила тока будет иметь максимальное значение и наоборот. Это явление называется совпадением по фазе. Несмотря на то что значения силы тока могут колебаться от нуля и до определенного максимального значения, имеются приборы, с помощью которых можно замерить силу переменного тока. Характеристикой переменного тока могут быть действия, которые не зависят от направления тока и могут быть такими же, как и при постоянном токе. К таким действиям можно отнести тепловое. К примеру, переменный ток протекает через проводник с заданным сопротивлением. Через определенный промежуток времени в этом проводнике выделится какое-то количество тепла. Можно подобрать такое значение силы постоянного тока, чтобы на этом же проводнике за то же время выделялось этим током такое же количество тепла, что и при переменном токе. Такое значение постоянного тока называется действующим значением силы переменного тока. Амперметры и вольтметры магнитоэлектрической системы не позволяют производить замеры в цепях переменного тока. Это происходит потому, что при каждом изменении тока в катушке меняется направление вращающего момента, которое воздействует на стрелку прибора. Из-за того что катушка и стрелка обладают большой инерцией, прибор не реагирует на переменный ток. Для этих целей применяются приборы, не зависящие от направления тока. Например, это могут быть приборы, основанные на тепловом действии тока. В таких приборах стрелка поворачивается за счет удлинения нити, нагреваемой током. Можно также применять приборы с электромагнитной системой действия. Подвижной частью в данных приспособлениях является железный диск небольшого диаметра. Он перемагничивается и втягивается внутрь катушки, через которую пропущен переменный ток. Такие приборы измеряют действующие значения силы тока и напряжения. Катушка индуктивности и конденсатор в цели переменного тока Особенностями переменного тока являются изменение силы и направления тока. Эти явления отличают его от постоянного тока. К примеру, при помощи переменного тока нельзя зарядить аккумулятор. Также нельзя применять его для других технических целей. Сила переменного тока состоит в прямой зависимости не только от напряжения и сопротивления, но и индуктивности проводников, подключенных к цепи. Как правило, индуктивность существенно уменьшает силу переменного тока. В связи с тем что сопротивление цепи равно отношению напряжения к силе тока, то подключение к цепи катушки индуктивности увеличит общее сопротивление. Это произойдет вследствие наличия ЭДС самоиндукции, которая не дает току увеличиваться. Если напряжение изменяется, то сила тока просто не успевает достигнуть тех максимальных значений, которые она приобрела бы, не будь самоиндукции. Из этого вытекает, что наибольшее значение силы переменного тока ограничивается индуктивностью, т. е. чем больше будет индуктивность и частота напряжения, тем меньше будет значение силы тока. Если в цепь постоянного тока включить батарею конденсаторов, то тока в цепи не будет, потому что пластины конденсатора отделяются друг от друга изоляционными прокладками. При наличии в цепи конденсатора постоянный ток существовать не может. Если точно такую же батарею подсоединить к цепи переменного тока, то в ней возникнет ток. Объясняется это следующим образом. Под действием изменяющегося напряжения происходит зарядка и разрядка конденсаторов. То есть если одна обкладка конденсатора имела в течение какого-либо полупериода отрицательный заряд, то в следующий полупериод она приобретет положительный заряд. Следовательно, перезарядка конденсатора перемещает заряды по цепи. А это и есть электрический ток, который можно обнаружить при помощи амперметра. Чем больше будет перемещаемый заряд, тем больше сила тока, т. е. чем большей емкостью обладает конденсатор и чем чаще он перезаряжается, тем больше частота. Трехфазный переменный ток В данное время в мировой промышленной практике широко распространен трехфазный переменный ток, который имеет множество преимуществ перед однофазным током. Трехфазной называют такую систему, которая имеет три электрические цепи со своими переменными ЭДС с одинаковыми амплитудами и частотой, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 120° или на 1/3 периода. Каждая такая цепь называется фазой. Для получения трехфазной системы нужно взять три одинаковых генератора переменного однофазного тока, соединить их роторы между собой, чтобы они не меняли свое положение при вращении. Статорные обмотки этих генераторов должны быть повернуты относительно друг друга на 120° в сторону вращения ротора. Пример такой системы показан на. Согласно вышеперечисленным условиям, выясняется, что ЭДС, возникающая во втором генераторе, не будет успевать измениться, по сравнению с ЭДС первого генератора, т. е. она будет опаздывать на 120°. ЭДС третьего генератора также будет опаздывать по отношению ко второму на 120°. Однако такой способ получения переменного трехфазного тока весьма громоздкий и экономически невыгодный. Чтобы упростить задачу, нужно все статорные обмотки генераторов совместить в одном корпусе. Такой генератор получил название генератор трехфазного тока. Когда ротор начинает вращаться, в каждой обмотке возникает изменяющаяся ЭДС индукции. Из-за того что происходит сдвиг обмоток в пространстве, фазы колебаний в них также сдвигаются относительно друг друга на 120°. Для того чтобы подсоединить трехфазный генератор переменного тока к цепи, нужно иметь 6 проводов. Для уменьшения количества проводов обмотки генератора и приемников нужно соединить между собой, образовав трехфазную систему. Данных соединений два: звезда и треугольник. При использовании и того и другого способа можно сэкономить электропроводку. Соединение треугольником Пример соединения треугольником При использовании данного способа соединения конец X первой обмотки генератора подключают к началу В второй его обмотки, конец Y второй обмотки — к началу С третьей обмотки, конец Z третьей обмотки — к началу А первой обмотки. Пример соединения показан на рис. 12. При данном способе соединения фазных обмоток и подключении трехфазного генератора к трехпроводной линии линейное напряжение по своему значению сравнивается с фазным: Uф = Uл www.ronl.ru Реферат на тему: Напряже́ние между точками A и B электрической цепи или электрического поля — отношение работы электрического поля при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B к величине пробного заряда. При этом считается, что перенос пробного заряда не изменяет распределения зарядов на источниках поля (по определению пробного заряда). В потенциальном электрическом поле эта работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд. В этом случае электрическое напряжение UAB между двумя точками совпадает с разностью потенциалов между ними. Альтернативное определение — — интеграл от проекции поля эффективной (напряжённости поля ) (включающего сторонние поля) на расстояние между точками A и B вдоль заданной траектории, идущей из точки A в точку B. В электростатическом поле значение этого интеграла не зависит от пути интегрирования и совпадает с разностью потенциалов. Единицей измерения напряжения в системе СИ является вольт. Напряжение показывает, какую работу совершает суммарное поле сторонних и кулоновских сил при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую. Напряжение в цепи постоянного тока определяется так же, как и в электростатике. Для описания цепей переменного тока применяются следующие понятия: Мгновенное напряжение есть разность потенциалов между двумя точками, измеренная в данный момент времени. Оно является функцией времени: Амплитуда напряжения есть максимальное по модулю значение мгновенного напряжения за весь период колебаний: Для гармонических (синусоидальных) колебаний напряжения мгновенное значение напряжения выражается как: Среднее значение напряжения (постоянная составляющая напряжения) определяется за весь период колебаний, как: Для чистой синусоиды среднее значение напряжения равно нулю. Среднеквадратичное значение (устаревшее наименование: действующее, эффективное) наиболее удобно для практических расчётов, так как на линейной активной нагрузке оно совершает ту же работу, что и равное ему постоянное напряжение: Для синусоидального напряжения справедливо равенство: В технике и быту при использовании переменного тока под термином «напряжение» имеется в виду именно эта величина, и все вольтметры проградуированы исходя из её определения. Однако конструктивно большинство приборов измеряют не среднеквадратичное, а средневыпрямленное (см. ниже) значение напряжения, поэтому для несинусоидального сигнала их показания могут отличаться от истинного значения. Средневыпрямленное значение есть среднее значение модуля напряжения: Для синусоидального напряжения справедливо равенство: На практике используется редко, однако большинство вольтметров переменного тока (те, в которых ток перед измерением выпрямляется) фактически измеряют именно эту величину, хотя их шкала и проградуирована по среднеквадратичным значениям. В цепях трёхфазного тока различают фазное и линейное напряжения. Под фазным напряжением понимают среднеквадратичное значение напряжения на каждой из фаз нагрузки, а под линейным — напряжение между подводящими фазными проводами. При соединении нагрузки в треугольник фазное напряжение равно линейному, а при соединении в звезду (при симметричной нагрузке или при глухозаземлённой нейтрали) линейное напряжение в раз больше фазного. На практике напряжение трёхфазной сети обозначают дробью, в знаменателе которой стоит линейное напряжение, а в числителе — фазное при соединении в звезду (или, что то же самое, потенциал каждой из линий относительно земли). Так, в России наиболее распространены сети с напряжением 220/380 В; также иногда используются сети 127/220 В и 380/660 В. www.wreferat.baza-referat.ru Реферат на тему: Напряже́ние между точками A и B электрической цепи или электрического поля — отношение работы электрического поля при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B к величине пробного заряда. При этом считается, что перенос пробного заряда не изменяет распределения зарядов на источниках поля (по определению пробного заряда). В потенциальном электрическом поле эта работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд. В этом случае электрическое напряжение UAB между двумя точками совпадает с разностью потенциалов между ними. Альтернативное определение — — интеграл от проекции поля эффективной (напряжённости поля ) (включающего сторонние поля) на расстояние между точками A и B вдоль заданной траектории, идущей из точки A в точку B. В электростатическом поле значение этого интеграла не зависит от пути интегрирования и совпадает с разностью потенциалов. Единицей измерения напряжения в системе СИ является вольт. Напряжение показывает, какую работу совершает суммарное поле сторонних и кулоновских сил при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую. Напряжение в цепи постоянного тока определяется так же, как и в электростатике. Для описания цепей переменного тока применяются следующие понятия: Мгновенное напряжение есть разность потенциалов между двумя точками, измеренная в данный момент времени. Оно является функцией времени: Амплитуда напряжения есть максимальное по модулю значение мгновенного напряжения за весь период колебаний: Для гармонических (синусоидальных) колебаний напряжения мгновенное значение напряжения выражается как: Среднее значение напряжения (постоянная составляющая напряжения) определяется за весь период колебаний, как: Для чистой синусоиды среднее значение напряжения равно нулю. Среднеквадратичное значение (устаревшее наименование: действующее, эффективное) наиболее удобно для практических расчётов, так как на линейной активной нагрузке оно совершает ту же работу, что и равное ему постоянное напряжение: Для синусоидального напряжения справедливо равенство: В технике и быту при использовании переменного тока под термином «напряжение» имеется в виду именно эта величина, и все вольтметры проградуированы исходя из её определения. Однако конструктивно большинство приборов измеряют не среднеквадратичное, а средневыпрямленное (см. ниже) значение напряжения, поэтому для несинусоидального сигнала их показания могут отличаться от истинного значения. Средневыпрямленное значение есть среднее значение модуля напряжения: Для синусоидального напряжения справедливо равенство: На практике используется редко, однако большинство вольтметров переменного тока (те, в которых ток перед измерением выпрямляется) фактически измеряют именно эту величину, хотя их шкала и проградуирована по среднеквадратичным значениям. В цепях трёхфазного тока различают фазное и линейное напряжения. Под фазным напряжением понимают среднеквадратичное значение напряжения на каждой из фаз нагрузки, а под линейным — напряжение между подводящими фазными проводами. При соединении нагрузки в треугольник фазное напряжение равно линейному, а при соединении в звезду (при симметричной нагрузке или при глухозаземлённой нейтрали) линейное напряжение в раз больше фазного. На практике напряжение трёхфазной сети обозначают дробью, в знаменателе которой стоит линейное напряжение, а в числителе — фазное при соединении в звезду (или, что то же самое, потенциал каждой из линий относительно земли). Так, в России наиболее распространены сети с напряжением 220/380 В; также иногда используются сети 127/220 В и 380/660 В. wreferat.baza-referat.ru Реферат на тему: Напряже́ние между точками A и B электрической цепи или электрического поля — отношение работы электрического поля при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B к величине пробного заряда. При этом считается, что перенос пробного заряда не изменяет распределения зарядов на источниках поля (по определению пробного заряда). В потенциальном электрическом поле эта работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд. В этом случае электрическое напряжение UAB между двумя точками совпадает с разностью потенциалов между ними. Альтернативное определение — — интеграл от проекции поля эффективной (напряжённости поля ) (включающего сторонние поля) на расстояние между точками A и B вдоль заданной траектории, идущей из точки A в точку B. В электростатическом поле значение этого интеграла не зависит от пути интегрирования и совпадает с разностью потенциалов. Единицей измерения напряжения в системе СИ является вольт. Напряжение показывает, какую работу совершает суммарное поле сторонних и кулоновских сил при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую. Напряжение в цепи постоянного тока определяется так же, как и в электростатике. Для описания цепей переменного тока применяются следующие понятия: Мгновенное напряжение есть разность потенциалов между двумя точками, измеренная в данный момент времени. Оно является функцией времени: Амплитуда напряжения есть максимальное по модулю значение мгновенного напряжения за весь период колебаний: Для гармонических (синусоидальных) колебаний напряжения мгновенное значение напряжения выражается как: Среднее значение напряжения (постоянная составляющая напряжения) определяется за весь период колебаний, как: Для чистой синусоиды среднее значение напряжения равно нулю. Среднеквадратичное значение (устаревшее наименование: действующее, эффективное) наиболее удобно для практических расчётов, так как на линейной активной нагрузке оно совершает ту же работу, что и равное ему постоянное напряжение: Для синусоидального напряжения справедливо равенство: В технике и быту при использовании переменного тока под термином «напряжение» имеется в виду именно эта величина, и все вольтметры проградуированы исходя из её определения. Однако конструктивно большинство приборов измеряют не среднеквадратичное, а средневыпрямленное (см. ниже) значение напряжения, поэтому для несинусоидального сигнала их показания могут отличаться от истинного значения. Средневыпрямленное значение есть среднее значение модуля напряжения: Для синусоидального напряжения справедливо равенство: На практике используется редко, однако большинство вольтметров переменного тока (те, в которых ток перед измерением выпрямляется) фактически измеряют именно эту величину, хотя их шкала и проградуирована по среднеквадратичным значениям. В цепях трёхфазного тока различают фазное и линейное напряжения. Под фазным напряжением понимают среднеквадратичное значение напряжения на каждой из фаз нагрузки, а под линейным — напряжение между подводящими фазными проводами. При соединении нагрузки в треугольник фазное напряжение равно линейному, а при соединении в звезду (при симметричной нагрузке или при глухозаземлённой нейтрали) линейное напряжение в раз больше фазного. На практике напряжение трёхфазной сети обозначают дробью, в знаменателе которой стоит линейное напряжение, а в числителе — фазное при соединении в звезду (или, что то же самое, потенциал каждой из линий относительно земли). Так, в России наиболее распространены сети с напряжением 220/380 В; также иногда используются сети 127/220 В и 380/660 В. www.wreferat.baza-referat.ru Термин постоянный ток не совсем корректен: в действительности для постоянного тока неизменным является прежде всего значение напряжения (измеряется в Вольтах), а не значение тока (измеряется в Амперах), хотя значение тока также может быть неизменным. Путаница возникла в результате того, что термин ток употребляется для описания электрических процессов вообще. Поэтому термин постоянный ток следует понимать как постоянное напряжение. Далее будем использовать термин именно в этом смысле. Термин постоянный ток имеет несколько значений: Питающее напряжение, величина которого не зависит от времени. Пример: устройство запитано от источника постоянного тока. В данном смысле использование термина постоянный ток (так же, как и переменный ток) подчёркивает «силовой» характер данного сигнала, то есть это электрический сигнал, передающий мощность, предназначенный для питания электрических устройств. В других смыслах используют более точные термины: напряжение, сигнал и т.п. Постоянная составляющая сигнала. Термин также может использоваться не в смысле напряжения, а в смысле частоты сигнала (для постоянного тока она нулевая). Пример: рабочий диапазон частот: от постоянного тока до 1 МГц Применение: Постоянный ток широко используется в технике: подавляющее большинство электронных схем в качестве питания используют постоянный ток. Переменный ток используется преимущественно для более удобной передачи от генератора до потребителя. Иногда в некоторых устройствах постоянный ток преобразуют в переменный ток преобразователями (инверторами). 1.УСЛОВИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА Для возникновения и поддержания тока в какой-либо среде необходимо выполнение двух условий: наличие в среде свободных электрических зарядов создание в среде электрического поля. В разных средах носителями электрического тока являются разные заряженные частицы. Электрическое поле в среде необходимо для создания направленного движения свободных зарядов. Как известно, на заряд q в электрическом поле напряженностью E действует сила F = q* E, которая и заставляет свободные заряды двигаться в направлении электрического поля. Признаком существования в проводнике электрического поля является наличие не равной нулю разности потенциалов между любыми двумя точками проводника, Однако, электрические силы не могут длительное время поддерживать электрический ток. Направленное движение электрических зарядов через некоторое время приводит к выравниванию потенциалов на концах проводника и, следовательно, к исчезновению в нем электрического поля. Для поддержания тока в электрической цепи на заряды кроме кулоновских сил должны действовать силы неэлектрической природы (сторонние силы). Устройство, создающее сторонние силы, поддерживающее разность потенциалов в цепи и преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию, называется источником тока. Для существования электрического тока в замкнутой цепи необходимо включение в нее источника тока. Основные характеристики: 1. Сила тока - I, единица измерения - 1 А (Ампер). Силой тока называется величина, равная заряду, протекающему через поперечное сечение проводника за единицу времени. I = q/t . (1) Формула (1) справедлива для постоянного тока, при котором сила тока и его направление не изменяются со временем. Если сила тока и его направление изменяются со временем, то такой ток называется переменным. Для переменного тока: I = lim q/t , (*) t - 0 т.е. I = q', где q' - производная от заряда по времени. 2. Плотность тока - j, единица измерения - 1 А/м2. Плотностью тока называется величина, равная силе тока, протека-ющего через единичное поперечное сечение проводника: j = I/S . (2) 3. Электродвижущая сила источника тока - э.д.с. ( ), единица измерения - 1 В (Вольт). Э.д.с.- физическая величина, равная работе, совершаемой сторонними силами при перемещении по электрической цепи единичного положительного заряда: = Аст./q . (3) 4. Сопротивление проводника - R, единица измерения - 1 Ом. Под действием электрического поля в вакууме свободные заряды двигались бы ускоренно. В веществе они движутся в среднем равномерно, т.к. часть энергии отдают частицам вещества при столкновениях. Теория утверждает, что энергия упорядоченного движения зарядов рассеивается на искажениях кристаллической решетки. Исходя из природы электрического сопротивления, следует, что R = *l/S , (4) где l - длина проводника, S - площадь поперечного сечения, - коэффициент пропорциональности, названный удельным сопротивлением материала. Эта формула хорошо подтверждается на опыте. Взаимодействие частиц проводника с движущимися в токе зарядами зависит от хаотического движения частиц, т.е. от температуры проводника. Известно, что = 0(1 + t) , (5) R = R0(1 +t) . (6). Коэффициент называется температурным коэффициентом сопротив-ления: = (R - R0)/R0*t . Для химически чистых металлов > 0 и равно 1/273 К-1. Для сплавов температурные коэффициенты имеют меньшее значение. Зависимость (t) для металлов линейная: В 1911 году открыто явление сверхпроводимости, заключающееся в том, что при температуре, близкой к абсолютному нулю, сопротивление некоторых металлов падает скачком до нуля. У некоторых веществ (например, у электролитов и полупроводников) удельное сопротивление с ростом температуры уменьшается, что объясняется ростом концентрации свободных зарядов. Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электрической проводимостью = 1/ . (7) 5. Напряжение - U , единица измерения - 1 В. Напряжение - физическая величина, равная работе, совершаемой сторонними и электрическими силами при перемещении единичного положительного заряда. U = (Aст.+ Аэл.)/q . (8) Так как Аст./q = , а Аэл./q = , то U = + ( 2. ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА: Электрический ток. Сила тока. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводников. Последовательное и параллельное соединение проводников. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Работа и мощность тока. Всякое движение электрических зарядов называют электрическим током. В металлах могут свободно перемещаться электроны, в проводящих растворах - ионы, в газах могут существовать в подвижном состоянии и электроны, и ионы. Условно за направление тока считают направление движения положительных частиц, поэтому в металлах это направление противоположно направлению движения электронов. Плотность тока - величина заряда, проходящего в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к линиям тока. Эта величина обозначается j и рассчитывается следующим образом: j=nev. Здесь n - концентация заряженных частиц, e - заряд каждой из частиц, v - их скорость. Сила тока i - величина заряда, проходящего в единицу времени через полное сечение проводника. Если за время dt через полное сечение проводника прошел заряд dq, то i=(dq)/(dt). По другому, сила тока находится интегрированием плотности тока по всей поверхности любого сечения проводника. Единица измерения силы тока - Ампер. Если состояние проводника (его температура и др.) стабильно, то между приложенным к его концам напряжением и возникающим при этом током существует однозначная связь. Она называется Закон Ома и записывается так: I=U/R. R - электрическое сопротивление проводника, зависящее от рода вещества и от его геометрических размеров. Единичным сопротивлением обладает проводник, в котором возникает ток 1 А при напряжении 1 В. Эта единица сопротивления называется Ом. Закон Ома в дифференциальной форме: j=E, где j - плотность тока, Е - напряженность поля, - проводимость. В этой записи закон Ома содержит величины, характеризующие состояние поля в одной и той же точке. Различают последовательное и параллельное соединения проводников. При последовательном соединении ток, протекающий по всем участкам цепи, одинаков, а напряжение на концах цепи складывается как алгебраическая сумма напряжений на всех участках. R=(Ri). При параллельном соединении проводников постоянным остается напряжение, а ток складывается из суммы токов, протекающих по всем ветвям. В этом случае складываются величины, обратные сопротивлению: 1/R=(1/Ri). Для получения постоянного тока на заряды в электрической цепи должны действовать силы, отличные от сил электростатического поля; их называют сторонними силами. Если рассматривать полную электрическую цепь, необходимо включить в нее действие этих сторонних сил и внутренне сопротивление источника тока r. В этом случае закон Ома для полной цепи примет вид: I=E/(R+r). Е - электродвижущая сила (ЭДС) источника. Она измеряется в тех же единицах, что и напряжение. Величину (R+r) называют иногда полным сопротивлением цепи. Сформулируем правила Киркгофа: Первое правило: алгебраическая сумма сил токов в участках цепи, сходящихся в одной точке разветвления, равна нулю. Второе правило: для любого замкнутого контура сумма всех падений напряжения равна сумме всех ЭДС в этом контуре. Мощность тока рассчитывается по формуле P=UI=I2R=U2/R. Закон Джоуля-Ленца. Работа электрического тока (тепловое действие тока) A=Q=UIt=I2Rt=U2t/R. Электронная проводимость металлов. Сверхпроводимость. Электрический ток в растворах и расплавах электролитов. Закон электролиза. Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Понятие о плазме. Ток в вакууме. Электронная эмиссия. Диод. Электронно-лучевая трубка. Электрический ток в металлах есть движение электронов, ионы металла участия в переносе электрического заряда не принимают. Другими словами, в металлах есть электроны, способные перемещаться по металлу. Они получили название электронов проводимости. Положительные заряды в металле представляют собой ионы, образующие кристаллическую решетку. В отсутствии внешнего поля электроны в металле движутся хаотично, претерпевая соударения с ионами решетки. Под воздействием внешнего электрического поля электроны начинают упорядоченное движение, накладывающееся на их прежние хаотические флуктуации. В процессе упорядоченного движения электроны по-прежнему сталкиваются с ионами кристаллической решетки. Именно этим и обусловлено электрическое сопротивление. В классической электронной теории металлов предполагается, что движение электронов подчиняется законам классической механики. Взаимодействием электронов между собой пренебрегают, взаимодействие электронов с ионами сводят только к соударениям. Можно сказать, что электроны проводимости рассматривают как электронный газ, подобный идеальному атомарному газу в молекулярной физике. Поскольку средняя кинетическая энергия на одну степень свободы для такого газа равна kT/2, а свободный электрон обладает тремя степенями свободы, то mv2t/2=3kT/2, где v2t - среднее значение квадрата скорости теплового движения. На каждый электрон действует сила, равная еЕ, в результате чего он приобретает ускорение еЕ/m. Скорость к концу свободного пробега равна v=eEt/m, где t - среднее время между соударениями. Поскольку электрон движется равноускоренно, его средняя скорость равна половине максимальной: vc=eEt/(2m). Среднее время между соударениями есть отношение длины свободного пробега к средней скорости: t=L/vt. Поскольку обычно скорость упорядоченного движения много меньше тепловой скорости, то скоростью упорядоченного движения пренебрегли. Окончательно, имеем vc=eEL/(2mvt). Коэффициент пропорциональности между vc и Е называется подвижность электронов. С помощью классической электронной теории газов могут быть объяснены многие закономерности - закон Ома, закон Джоуля-Ленца и другие явления, однако эта теория не может объяснить, например, явления сверхпроводимости: При определенной температуре удельное сопротивление для некоторых веществ скачком уменьшается практически до нуля. Это сопротивление настолько мало, что однажды возбужденный в сверхпроводнике электрический ток существует длительное время без источника тока. Несмотря на скачкообразное изменение сопротивления, другие характеристики сверхпроводника (теплопроводность, теплоемкость и др.) не меняются либо меняются мало. Более точным методом, объясняющим такие явления в металлах, является подход с использованием квантовой статистики. studfiles.netЭлектрическое напряжение. Электрическое напряжение реферат
Реферат Электрическое напряжение
скачатьПлан:
Введение
Введение
1. Напряжение в цепях постоянного тока
2. Напряжение в цепях переменного тока
2.1. Мгновенное напряжение
2.2. Амплитудное значение напряжения
2.3. Среднее значение напряжения
2.4. Среднеквадратичное значение напряжения
2.5. Средневыпрямленное значение напряжения
3. Напряжение в цепях трёхфазного тока
4. Стандарты
Объект Тип напряжения Значение (на вводе потребителя) Значение (на выходе источника) Электрокардиограмма Импульсное 1-2 мВ - Телевизионная антенна Переменное высокочастотное 1-100 мВ - Батарейка AA («пальчиковая») Постоянное 1,5 В - Литиевая батарейка Постоянное 3 В - Управляющие сигналы компьютерных компонентов Постоянное 3,5 В, 5 В - Батарейка типа 6F22 («Крона») Постоянное 9 В - Силовое питание компьютерных компонентов Постоянное 12 В - Электрооборудование автомобиля Постоянное 12/24 В - Блок питания ноутбука и жидкокристаллических мониторов Постоянное 19 В - Сеть «безопасного» пониженного напряжения для работы в опасных условиях Переменное 36-42 В - Напряжение наиболее стабильного горения свечи Яблочкова Постоянное 55 В - Напряжение в телефонной линии (при опущенной трубке) Постоянное 60 В - Напряжение в электросети Японии Переменное трёхфазное 100/172 В - Напряжение в электросети США Переменное трёхфазное 110/190 В - Напряжение в электросети России Переменное трёхфазное 220/380 В 230/400 В Разряд электрического ската Постоянное до 200—250 В - Контактная сеть трамвая и троллейбуса Постоянное 550 В 600 В Разряд электрического угря Постоянное до 650 В - Контактная сеть метрополитена Постоянное 750 В 825 В Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, постоянный ток) Постоянное 3 кВ 3.3кВ Распределительная воздушная линия электропередачи небольшой мощности Переменное трёхфазное 6-10 кВ 6.6-11 кВ Генераторы электростанций, мощные электродвигатели Переменное трёхфазное 10 кВ - Анод кинескопа Постоянное 7-30 кВ - Статическое электричество Постоянное 1-100 кВ - Свеча зажигания автомобиля Импульсное 10-25 кВ - Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, переменный ток) Переменное 25 кВ 27.5 кВ Пробой воздуха на расстоянии 1 см 10-20 кВ - Катушка Румкорфа Импульсное до 50 кВ - Пробой трансформаторного масла на расстоянии 1 см 100-200 кВ - Воздушная линия электропередачи большой мощности Переменное трёхфазное 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ 38 кВ, 120 кВ, 240 кВ, 360 кВ Электрофорная машина 50-500 кВ - Воздушная линия электропередачи сверхбольшой мощности Переменное трёхфазное 500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ 545 кВ, 800 кВ, 1250 кВ Трансформатор Тесла Импульсное высокочастотное до нескольких МВ - Генератор Ван де Граафа Постоянное до 7 МВ - Грозовое облако Постоянное От 2 до 10 ГВ - Электрическое напряжение. | Бесплатные курсовые, рефераты и дипломные работы
Читайте также: Е(В/м) напряжённость U(м) напряжение 1 Силовая характеристика 1. Энергетическая характеристика 2. Векторная величина 3. Скалярная величина 4. Относится к одной, каждой точке поля 3. Относится к двум точкам поля | следующая лекция ==> Закон Кулона | Графическое изображение поля Реферат - Электрический ток 2
Электрический ток
Таблица 1. Удельное электрическое сопротивление некоторых материалов Материал р, Ом х м2/м Материал р, Ом х м2/м Медь 0,017 Платино-иридиевый сплав 0,25 Золото 0,024 Графит 13 Латунь 0,071 Уголь 40 Олово 0,12 Фарфор 1019 Свинец 0,21 Эбонит 1020 Металл или сплав Серебро 0,016 Манганин (сплав) 0,43 Алюминий 0,028 Константан (сплав) 0,50 Вольфрам 0,055 Ртуть 0,96 Железо 0,1 Нихром (сплав) 1,1 Никелин (сплав) 0,40 Фехраль (сплав) 1,3 Хромель (сплав) 1,5 Основные законы электрического тока
Электрические цепи и их элементы
Таблица 2. Условные обозначения в электросхемах Элемент гальванический или аккумуляторный
или Контакты замыкающие с выдержкой времени Батарея элементов при замыкании Генератор электромеханический постоянного тока при размыкании Выключатель, контакт замыкающий при замыкании и размыкании Выключатель автоматический Предохранитель плавкий Контакты контактора и электрического реле: Обмотка контактора, магнитного пускателя и реле замыкающие Лампа накаливания осветительная размыкающие переключающие Лампа газоразрядная осветительная Конденсатор постоянной емкости Амперметр и вольтметр Катушка индуктивности Резистор постоянный Диод полупроводниковый Резистор переменный Переменный ток
Реферат Электрическое напряжение
скачатьПлан:
Введение
Введение
1. Напряжение в цепях постоянного тока
2. Напряжение в цепях переменного тока
2.1. Мгновенное напряжение
2.2. Амплитудное значение напряжения
2.3. Среднее значение напряжения
2.4. Среднеквадратичное значение напряжения
2.5. Средневыпрямленное значение напряжения
3. Напряжение в цепях трёхфазного тока
4. Стандарты
Объект Тип напряжения Значение (на вводе потребителя) Значение (на выходе источника) Электрокардиограмма Импульсное 1-2 мВ - Телевизионная антенна Переменное высокочастотное 1-100 мВ - Батарейка AA («пальчиковая») Постоянное 1,5 В - Литиевая батарейка Постоянное 3 В - Управляющие сигналы компьютерных компонентов Постоянное 3,5 В, 5 В - Батарейка типа 6F22 («Крона») Постоянное 9 В - Силовое питание компьютерных компонентов Постоянное 12 В - Электрооборудование автомобиля Постоянное 12/24 В - Блок питания ноутбука и жидкокристаллических мониторов Постоянное 19 В - Сеть «безопасного» пониженного напряжения для работы в опасных условиях Переменное 36-42 В - Напряжение наиболее стабильного горения свечи Яблочкова Постоянное 55 В - Напряжение в телефонной линии (при опущенной трубке) Постоянное 60 В - Напряжение в электросети Японии Переменное трёхфазное 100/172 В - Напряжение в электросети США Переменное трёхфазное 110/190 В - Напряжение в электросети России Переменное трёхфазное 220/380 В 230/400 В Разряд электрического ската Постоянное до 200—250 В - Контактная сеть трамвая и троллейбуса Постоянное 550 В 600 В Разряд электрического угря Постоянное до 650 В - Контактная сеть метрополитена Постоянное 750 В 825 В Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, постоянный ток) Постоянное 3 кВ 3.3кВ Распределительная воздушная линия электропередачи небольшой мощности Переменное трёхфазное 6-10 кВ 6.6-11 кВ Генераторы электростанций, мощные электродвигатели Переменное трёхфазное 10 кВ - Анод кинескопа Постоянное 7-30 кВ - Статическое электричество Постоянное 1-100 кВ - Свеча зажигания автомобиля Импульсное 10-25 кВ - Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, переменный ток) Переменное 25 кВ 27.5 кВ Пробой воздуха на расстоянии 1 см 10-20 кВ - Катушка Румкорфа Импульсное до 50 кВ - Пробой трансформаторного масла на расстоянии 1 см 100-200 кВ - Воздушная линия электропередачи большой мощности Переменное трёхфазное 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ 38 кВ, 120 кВ, 240 кВ, 360 кВ Электрофорная машина 50-500 кВ - Воздушная линия электропередачи сверхбольшой мощности Переменное трёхфазное 500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ 545 кВ, 800 кВ, 1250 кВ Трансформатор Тесла Импульсное высокочастотное до нескольких МВ - Генератор Ван де Граафа Постоянное до 7 МВ - Грозовое облако Постоянное От 2 до 10 ГВ - Реферат Напряжение (электрическое)
скачатьПлан:
Введение
Введение
1. Напряжение в цепях постоянного тока
2. Напряжение в цепях переменного тока
2.1. Мгновенное напряжение
2.2. Амплитудное значение напряжения
2.3. Среднее значение напряжения
2.4. Среднеквадратичное значение напряжения
2.5. Средневыпрямленное значение напряжения
3. Напряжение в цепях трёхфазного тока
4. Стандарты
Объект Тип напряжения Значение (на вводе потребителя) Значение (на выходе источника) Электрокардиограмма Импульсное 1-2 мВ - Телевизионная антенна Переменное высокочастотное 1-100 мВ - Батарейка AA («пальчиковая») Постоянное 1,5 В - Литиевая батарейка Постоянное 3 В - Управляющие сигналы компьютерных компонентов Постоянное 3,5 В, 5 В - Батарейка типа 6F22 («Крона») Постоянное 9 В - Силовое питание компьютерных компонентов Постоянное 12 В - Электрооборудование автомобиля Постоянное 12/24 В - Блок питания ноутбука и жидкокристаллических мониторов Постоянное 19 В - Сеть «безопасного» пониженного напряжения для работы в опасных условиях Переменное 36-42 В - Напряжение наиболее стабильного горения свечи Яблочкова Постоянное 55 В - Напряжение в телефонной линии (при опущенной трубке) Постоянное 60 В - Напряжение в электросети Японии Переменное трёхфазное 100/172 В - Напряжение в электросети США Переменное трёхфазное 110/190 В - Напряжение в электросети России Переменное трёхфазное 220/380 В 230/400 В Разряд электрического ската Постоянное до 200—250 В - Контактная сеть трамвая и троллейбуса Постоянное 550 В 600 В Разряд электрического угря Постоянное до 650 В - Контактная сеть метрополитена Постоянное 750 В 825 В Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, постоянный ток) Постоянное 3 кВ 3.3кВ Распределительная воздушная линия электропередачи небольшой мощности Переменное трёхфазное 6-10 кВ 6.6-11 кВ Генераторы электростанций, мощные электродвигатели Переменное трёхфазное 10 кВ - Анод кинескопа Постоянное 7-30 кВ - Статическое электричество Постоянное 1-100 кВ - Свеча зажигания автомобиля Импульсное 10-25 кВ - Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, переменный ток) Переменное 25 кВ 27.5 кВ Пробой воздуха на расстоянии 1 см 10-20 кВ - Катушка Румкорфа Импульсное до 50 кВ - Пробой трансформаторного масла на расстоянии 1 см 100-200 кВ - Воздушная линия электропередачи большой мощности Переменное трёхфазное 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ 38 кВ, 120 кВ, 240 кВ, 360 кВ Электрофорная машина 50-500 кВ - Воздушная линия электропередачи сверхбольшой мощности Переменное трёхфазное 500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ 545 кВ, 800 кВ, 1250 кВ Трансформатор Тесла Импульсное высокочастотное до нескольких МВ - Генератор Ван де Граафа Постоянное до 7 МВ - Грозовое облако Постоянное От 2 до 10 ГВ - Реферат Напряжение (электрическое)
скачатьПлан:
Введение
Введение
1. Напряжение в цепях постоянного тока
2. Напряжение в цепях переменного тока
2.1. Мгновенное напряжение
2.2. Амплитудное значение напряжения
2.3. Среднее значение напряжения
2.4. Среднеквадратичное значение напряжения
2.5. Средневыпрямленное значение напряжения
3. Напряжение в цепях трёхфазного тока
4. Стандарты
Объект Тип напряжения Значение (на вводе потребителя) Значение (на выходе источника) Электрокардиограмма Импульсное 1-2 мВ - Телевизионная антенна Переменное высокочастотное 1-100 мВ - Батарейка AA («пальчиковая») Постоянное 1,5 В - Литиевая батарейка Постоянное 3 В - Управляющие сигналы компьютерных компонентов Постоянное 3,5 В, 5 В - Батарейка типа 6F22 («Крона») Постоянное 9 В - Силовое питание компьютерных компонентов Постоянное 12 В - Электрооборудование автомобиля Постоянное 12/24 В - Блок питания ноутбука и жидкокристаллических мониторов Постоянное 19 В - Сеть «безопасного» пониженного напряжения для работы в опасных условиях Переменное 36-42 В - Напряжение наиболее стабильного горения свечи Яблочкова Постоянное 55 В - Напряжение в телефонной линии (при опущенной трубке) Постоянное 60 В - Напряжение в электросети Японии Переменное трёхфазное 100/172 В - Напряжение в электросети США Переменное трёхфазное 110/190 В - Напряжение в электросети России Переменное трёхфазное 220/380 В 230/400 В Разряд электрического ската Постоянное до 200—250 В - Контактная сеть трамвая и троллейбуса Постоянное 550 В 600 В Разряд электрического угря Постоянное до 650 В - Контактная сеть метрополитена Постоянное 750 В 825 В Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, постоянный ток) Постоянное 3 кВ 3.3кВ Распределительная воздушная линия электропередачи небольшой мощности Переменное трёхфазное 6-10 кВ 6.6-11 кВ Генераторы электростанций, мощные электродвигатели Переменное трёхфазное 10 кВ - Анод кинескопа Постоянное 7-30 кВ - Статическое электричество Постоянное 1-100 кВ - Свеча зажигания автомобиля Импульсное 10-25 кВ - Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, переменный ток) Переменное 25 кВ 27.5 кВ Пробой воздуха на расстоянии 1 см 10-20 кВ - Катушка Румкорфа Импульсное до 50 кВ - Пробой трансформаторного масла на расстоянии 1 см 100-200 кВ - Воздушная линия электропередачи большой мощности Переменное трёхфазное 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ 38 кВ, 120 кВ, 240 кВ, 360 кВ Электрофорная машина 50-500 кВ - Воздушная линия электропередачи сверхбольшой мощности Переменное трёхфазное 500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ 545 кВ, 800 кВ, 1250 кВ Трансформатор Тесла Импульсное высокочастотное до нескольких МВ - Генератор Ван де Граафа Постоянное до 7 МВ - Грозовое облако Постоянное От 2 до 10 ГВ - Введение:
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: