А В В поле заряда Q поместим пробный заряд q. Под действием электрического поля Q, q начнет двигаться от точки А до бесконечности, значит электрическое поле совершает работу, то есть обладает энергией. Энергетическими характеристиками поля является потенциал и напряжение. Электрические потенциал - это работа совершаемая силами поля по перемещению единичного заряда из одной точки поля в бесконечность. φ- потенциал измеряется в вольтах (В) Запишем потенциал точек А и В ;. Электрическое напряжение- это работа, совершаемая силами поля по перемещению единичного заряда из одной точки поля в другую. [U]=В ; напряжение между двумя точками есть разность потенциалов этих точек Потенциал Земли равен 0. Электрический ток - это направленное движение зарядов под действием электрического поля. Чтобы ток шел нужно иметь замкнутую цепь, состоящую из источника и приемника электрической энергии и соединительных проводов. За направление тока принимаем направление движение положительного заряда. Поэтому во внешней цепи ток направлен от зажима «+» к зажиму «-», а внутри источника наоборот. [I]=A 1 мА=10-3А 1мкА=10-6А Сила тока - количество электричества, проходящего через поперечное сечение проводника за 1с. ; ; Ток равен скорости изменения зарядасимвол производной. При прохождении тока проводник нагревается и совершается работа. ; [А]= Дж [Р]= Вт - мощность - это работа в единицу времени. 1 мВт =10-3Вт 1 мкВт =10-6Вт 1 кВт =103Вт Тестовые задания: Задание Варианты ответов 1.Является ли электрический потенциал энергетической характеристикой электрического поля? Да; Нет. Источник- это устройство, которое выдает в цепь электрическую энергию. Различают источники напряжения и источники тока. Источник напряжения - это источник, ЭДС которого не зависит от сопротивления нагрузки. Е- ЭДС; Ri-внутреннее сопротивление источника. Схемное изображение источника напряжения Источник тока- это источник, ток которого не зависит от сопротивления нагрузки. - ток источника тока Схемное изображение источника тока Источниками тока являются электронные лампы, транзисторы. Чтобы получить источник тока на практике надо к источнику напряжения подключить очень большое внутреннее сопротивление. При расчетах возникает необходимость преобразовать источник тока в источник напряжений и наоборот. Рис. Схема с источником напряжения Чтобы получить схему с эквивалентным источником тока надо ток источника тока рассчитать по формуле: и внутреннее сопротивление источника напряжения, включенного последовательно, включить к источнику тока параллельно. Рис. Эквивалентная схема с источником тока. Сигналы бывают периодическими и непериодическими. Периодические повторяются через определенные промежутки времени. Непериодические возникают один раз и больше не повторяются. 1 Мгновенным называется значение сигнала в любой момент времени u, i, e; 2 Максимальными называется наибольшее из мгновенных значений Um, Im, Em; 3 Размах- это разность между максимальным и минимальным значением сигнала Up, Ip, Ep, 4 Период - это наименьший промежуток времени. через который, значение переменной повторяется [T]=с; 5 Циклическая частота - это количество колебаний переменной за 1 с. [f]=Гц 1кГц=103Гц 1МГц=106Гц Сигналы различной формы 1 Сигнал не изменяющийся во времени - это постоянное напряжение или ток. 2 Сигнал гармонической формы изменяется по закону sin или cos 3 Сигнал треугольной формы. 4 Сигнал пилообразной формы. 5 Сигнал прямоугольной формы (биполярный импульс) 6 Однополярный импульс tu- длительность импульса скважность- отношение периода к длительности импульса 7 Сигнал на выходе однополупериодного выпрямителя 8 Сигнал на выходе двухполупериодного выпрямителя Тестовые задания: Задание Варианты ответов 1Является ли скважность понятием, которое характеризует гармонический сигнал? Да; Нет. 2 Укажите какой отрезок на временной диаграмме соответствует размаху сигнала? Задание Виды сигналов Временные диаграммы 4.Укажите какие временные диаграммы соответствуют перечисленным видам сигналов. однополярный импульс; гармонический сигнал; сигнал пилообразной формы; сигнал треугольной формы. ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ Резистивное сопротивление - это участок цепи, в которой происходит процесс необратимого преобразования электрической энергии в тепловую. [R]=Ом 1кОм=103 Ом 1МОм=106 Ом Элемент, который обладает электрическим сопротивлением, называется резистор , где ρ- удельное сопротивление l- длина проводника. S- площадь поперечного сечения Электрическая проводимость- это способность тела проводить электрический ток. [G]= См (Сименс) Индуктивность- это способность тела накапливать энергию магнитного поля. [L]=Гн (Генри) 1мГн= 10-3Гн 1мкГн= 10-6Гн Формула индуктивности , где;- потокосцепление катушки Ф- магнитный поток, N- число витков катушки Элемент который обладает индуктивностью, называется катушка индуктивности. Для тороидальной катушки запишем расчетную формулу ее индуктивности lср- длина средней магнитной силовой линии - магнитная постоянная, μ- относительная магнитная проницаемость. Запишем формулу энергии магнитного поля . Емкость- это способность тела накапливать энергию электрического поля [C]- Ф (фарад) С- электрическая емкость. 1мкФ=10-6 Ф 1нФ=10-9Ф 1пФ=10-12 Ф Элемент обладающий емкостью называют конденсатором. Конденсатор - это две металлические пластины, разделенные слоем диэлектрика. Формула емкости плоского конденсатора ε0- электрическая постоянная, ε0= 8,85·10-12Ф/м ε- относительная диэлектрическая проницаемость d- расстояние между пластинами S- площадь одной пластины Запишем формулу энергии электрического поля Тестовые задания: Задание Варианты ответов 2.Укажите какие из приведенных математических выражений соответствуют понятию индуктивность. а) ; б); в); г); д); 3.Выберите из перечисленных величин величины, соответстствующие 25мкФ. а) 25·10-6 Ф; б) 25·106 Ф; в) 25·103 нФ; г) 25·106 пФ; д) 25·10-9 нФ; е) 25·10-12 пФ. studfiles.net Содержание Вопрос 2. Электрический ток (определение, сила тока, единицы измерения, направление тока, плотность тока), работа и мощность тока. 6 Вопрос 3. Источники напряжения и тока (определение, условно графическое обозначение, взаимное преобразование). Примеры источников напряжения и тока. 7 Вопрос 4. Классификация электрических сигналов (простые и сложные, периодические и непериодические, детерминированные и случайные). Способы представления сигналов (математическая модель, временная, спектральная и векторная диаграммы). 8 Вопрос 5. Основные параметры детерминированных периодических сигналов (период, угловая и циклическая частота, амплитуда, размах, мгновенное и действующее значения, скважность). Примеры периодических сигналов различной формы. 9 Вопрос 6. Двухполюсники и четырехполюсники, коэффициент передачи четырехполюсника по напряжению, току, мощности. Логарифмические единицы измерения коэффициента передачи. Понятие о воздействие и отклике. 11 Вопрос 7. Резистивное сопротивление и проводимость, их свойства, единицы измерения. Резистор и его условно графическое обозначение. 12 Вопрос 8. Индуктивность, её свойства, единицы измерения. Катушка индуктивности и ее условно графическое обозначение. 13 Вопрос 9. Ёмкость, её свойства, единицы измерения. Конденсатор и его условно графическое обозначение. 14 Вопрос 10. Активные элементы электрических цепей: транзисторы, операционные усилители и их условно графическое обозначение. Коэффициент усиления активного элемента. Инверсные свойства операционного усилителя. Понятие об обратной связи. 15 Вопрос 11. Понятия электрической цепи и электрической схемы. Классификация электрических цепей: неразветвлённая и разветвлённая, линейная и нелинейная, пассивная и активная, с сосредоточенными и рассредоточенными параметрами, инерционные и безинерционные, с открытыми и закрытыми входами. 17 Вопрос 12. Закон Ома для участка резистивной электрической цепи и замкнутого контура. Режимы работы электрических цепей: согласованный, рабочий, холостого хода, короткого замыкания. 18 Вопрос 13. Последовательное и параллельное соединения резисторов. Входное сопротивление и свойства цепей данных соединений. Последовательное соединение источников ЭДС. 20 Вопрос 14. Смешанное соединение резисторов. Расчёт входного сопротивления, токов, напряжений и мощностей. 22 Вопрос 15. Неразветвлённая цепь с переменным сопротивлением нагрузки. Зависимость напряжения, тока и КПД цепи от сопротивления нагрузки. 23 Вопрос 16. Неразветвлённая цепь с переменным сопротивлением нагрузки. Зависимость мощности источника и мощности рассеиваемой на нагрузке, от сопротивления нагрузки. 25 Вопрос 17. Режимы работы источника напряжения. Определение потенциалов точек цепи и их расчёт. Построение потенциальной диаграммы. 26 Вопрос 18. Соединение резисторов треугольником и звездой. Мостовые схемы. Преобразование треугольников сопротивлений в эквивалентную звезду и наоборот, общие формулы и их применение для расчёта мостовой схемы. 28 Вопрос 19. Первый закон Кирхгофа, узловые уравнения. Второй закон Кирхгофа, контурные уравнения. 31 Вопрос 20. Расчёт сложных электрических цепей методом контурных токов. 32 Вопрос 21. Расчёт сложных электрических цепей методом двух узлов. 33 Вопрос 22. Расчёт сложных электрических цепей методом эквивалентного генератора. 34 Вопрос 23. Метод наложения. 36 Вопрос 24. Анализ режима работы ветви электрической цепи при изменении сопротивления этой ветви (делители напряжения Г-образный и с плавной регулировкой). 37 Вопрос 25. Расчёт сложных электрических цепей с источниками тока. 39 Вопрос 26. Зависимые источники, их условно-графическое обозначение. Методика расчёта цепей с зависимыми источниками. 40 Вопрос 27. Эквивалентные схемы операционного усилителя. Преобразование свойств цепей операционным усилителем. Сумматоры и конверторы отрицательных сопротивлений. 41 Вопрос 28. Получение колебаний гармонической формы и их математическая модель. Параметры гармонических колебаний: угловая частота, начальная фаза, угол сдвига фаз, временные диаграммы, соответствующие разным углам сдвига фаз. 43 Вопрос 29. Гармоническое изображение (временное и векторное) гармонических колебаний (общее представление и конкретный пример). 45 Вопрос 30. Цепь с резистором при гармоническом воздействии. Закон Ома. Энергетический процесс. Активная мощность. Временные и векторные диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 46 Вопрос 31. Цепь с идеальной катушкой индуктивности при гармоническом воздействии. Закон Ома. Индуктивное сопротивление. Энергетический процесс. Реактивная (индуктивная) мощность. Временная и векторная диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 48 Вопрос 32. Цепь с конденсатором при гармоническом воздействии. Закон Ома. Емкостное сопротивление. Энергетический процесс. Реактивная (емкостная) мощность. Временная и векторная диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 51 Вопрос 33. Неразветвлённая RL электрическая цепь при гармоническом воздействии. Свойства реальной катушки индуктивности. Закон Ома. Энергетический процесс. Треугольник напряжений, сопротивлений и мощностей. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 54 Вопрос 34. Неразветвлённая RC электрическая цепь при гармоническом воздействии. Свойства конденсатора с потерями. Закон Ома. Энергетический процесс. Треугольник напряжений, сопротивлений и мощностей. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 56 Вопрос 35. Неразветвлённая RLC электрическая цепь при гармоническом воздействии. Закон Ома. Энергетический процесс. Векторные диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 58 Вопрос 36. Параллельные RL и RC цепи при гармоническом воздействии. Закон Ома. Векторные диаграммы токов. Проводимости. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 60 Вопрос 37. Представление напряжения и тока в комплексной форме. Отрицательные углы. Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Выражение мощности в комплексной форме. Цепь с произвольным числом резистивных и реактивных элементов. Построение векторной диаграммы. 63 Вопрос 38. Эквивалентные параметры сложной цепи, рассматриваемые в целом как двухполюсник. Схема замещения двухполюсника при заданной частоте (на примере). 65 Вопрос 39. Фазосдвигающие цепи. Пассивные и активные фазосдвигатели (схемы, анализ работы). 66 Вопрос 40. Входные АЧХ и ФЧХ RL неразветвлённых и разветвлённых цепей. Определение и понятие граничной частоты, построение входных характеристик. 68 Вопрос 41. Входные АЧХ и ФЧХ RC неразветвлённых и разветвлённых цепей. Определение и понятие граничной частоты. Построение входных характеристик. 70 Вопрос 42. Передаточные АЧХ и ФЧХ RL неразветвлённых и разветвлённых цепей. Определение. Построение передаточных характеристик. 72 Вопрос 43. Передаточные АЧХ и ФЧХ RC неразветвлённых и разветвлённых цепей. Определение. Построение передаточных характеристик. 74 Вопрос 44. Поверхностный эффект. Явление взаимной индукции. Физический смысл ЭДС взаимной индукции, взаимная индуктивность. 76 Вопрос 45. Трансформатор с линейными характеристиками. Устройство, принцип действия, баланс мощностей. Потери на вихревые токи и способы их уменьшения. 77 Вопрос 46. Согласное и встречное включение двух взаимосвязанных катушек. Вариометр. 78 Вопрос 1. Электрическое напряжение, потенциал и напряженность электрического поля (определение, единицы измерения). Электрическое поле— особый вид материи, в которой происходит взаимодействие электрических зарядов. Силовой характеристикой электрического поля является напряжённость. Пусть заряд создаёт электрическое поле. Поместим маленький пробный заряд: Под действием электрического поля заряд будет двигаться, т. к. на него действует сила. Напряжённость численно равнасиле, которая действует на единичный заряд, помещённый в данную точку поля. Напряжённость — векторная величина. Её направление совпадает с направлением действия силы на положительный заряд. Изображается электрическое поле электрическими положительными линиями. Линии начинаются на положительном и заканчиваются на отрицательном заряде. Напряжённость направлена по касательной к электрической силовой линии. Если поле создаётся несколькими зарядами, то напряжённость в каждой точке равна векторной сумме напряжённостей отдельных полей. Электрическое напряжение и потенциал — энергетические характеристики электрического поля.Так как под действием электрического поля заряд движется, => поле совершает работу, т. е. обладает энергией. Электрический потенциал— работа, совершаемая силами поля по перемещению единичного заряда из данной точки поля в бесконечность. Электрическое напряжение— работа, совершаемая силами поля по перемещению единичного заряда из одной точки поля в другую. studfiles.net Рассмотрим связь напряженности и потенциала в электрическом поле. Допустим, у нас есть какое-то положительно заряженное тело. Это тело окружено электрическим полем. Перенесем в это поле положительный заряд, при переносе которого будет совершаться работа. Величина такой работы прямо пропорциональна размеру заряда и зависима от его места перемещения в поле. Если возьмем отношение величины совершенной работы А к величине переносимого заряда q, то величина такой взаимосвязи A/q не будет зависима от величины заряда, который переносится, а будет зависима только от выбора точек перемещения, причем форма пути значения не имеет. Внесем заряд в поле, перемещая его из беспредельно отдаленной точки, напряженность поля которой равняется нулю. Величина взаимосвязи работы, которую придется при этом выполнить против сил электрополя, к величине заряда, который переносится, будет зависима только от положения последней точки перемещения. Вследствие этого такая величина служит для характеристики такой точки поля. Величину, которая измеряется отношением работы, выполняемой при переносе положительного заряда в определенную точку поля из бесконечности, к величине заряда, который перемещается, называют потенциал поля. Из определения видно, что в определенной точке потенциал поля равен работе, которая совершается при перемещении позитивного заряда в данную точку из бесконечности. Величину потенциала обозначают буквой φ: φ = A/q Потенциал - величина скалярная. Потенциалы каждой точки поля позитивно заряженного тела обладают положительной величиной, а потенциалы поля тела с отрицательным зарядом обладают отрицательной величиной. Продемонстрируем, что взаимосвязь величины работы, которая совершается при переносе положительного заряд, к величине переносимого заряда равняется разности потенциалов точек перемещения. Разность потенциалов двух различных точек поля, при этом, называют напряженностью поля между такими точками. Если напряжение поля обозначить буквой U, то связь между напряженностью и потенциалом выражается с помощью равенства: U = φ₁ - φ₂ В этом определении потенциал беспредельно удаленной точки будет равняться нулю. В таком случае говорят, что точкой нулевого потенциала может быть произвольная точка поля, выбор ее совершенно условен. Разность потенциалов двух произвольных точек поля не зависит от выбранной точки нулевого потенциала. В теоретических работах нулевой точкой потенциала выступает бесконечно удаленная точка. А в практике - любая точка земной поверхности. Таким образом, потенциал в физике - это величина, которая измеряется отношением работы при переносе положительного заряда с земной поверхности в определенную точку поля к величине данного заряда. Связь между напряженностью и потенциалом выражает характеристику электрического поля. Причем, если напряженность служит его силовой характеристикой и позволяет определить величину силы, которая действует на заряд в произвольно взятой точке этого поля, то потенциал - его энергетическая характеристика. По потенциалам в различных точках электрополя можем определить величину работы по перемещению заряда используя формулы: A = qU, или A = q(φ₁ - φ₂), где q - величина заряда, U – напряжение между точками поля и φ₁, φ₂ - потенциал точек перемещения. Рассмотрим связь между напряженностью и потенциалом в однозначном электрическом поле. Напряженность Е во всякой точке такого поля одинакова, а значит и сила F, которая действует на единицу заряда, тоже одинакова и равняется Е. Из этого следует, что сила, которая воздействует на заряд q в данном поле, будет равняться F = qE. Если дистанция между двумя точками такого поля, равняется d, то при перемещении заряда совершится работа: A = Fd = gEd = g(φ₁-φ₂), где φ₁-φ₂ -разность потенциалов между точками поля. Отсюда: E= (φ₁-φ₂)/d, т.е. напряженность однородного электрического поля будет равна разности потенциалов, которые приходятся на единицу длины, которую взяли по силовой линии данного поля. На малых расстояниях связь между напряженностью и потенциалом определяется аналогично и в неоднородном поле, так как любое поле между двумя близко расположенными точками можно принимать за однородное. fb.ru Электрический потенциал – это скалярная физическая величина, характеризующая напряжённость поля. Через параметр также выражается электрическое напряжение. Учёные давно ломают голову над субстанциями электрического и магнитного полей, но пока сие для них загадка, как и гравитация. существование не оспаривается, но суть неясна. Не секрет электричество люди знали задолго до нашей эры, а к изучению не стремились. Главные достижения по изучению электричества случились бы минимум на 20 лет раньше, нежели в действительности. До Эрстеда влияние провода с током на магнитную стрелку отмечал Джованни Доменико Романьози в 1802 году. Это подтверждённые официальными изданиями данные, а собственно событие, возможно, произошло раньше. Заслуга Эрстеда лишь в заострении внимания общественности на замеченном факте. Подобных примеров тьма. Порой учёные вне зависимости друг от друга делали открытия, изобретения. Встречались случаи, когда муж науки думал, что его измышления не новы. Потом удивлялся, когда оказывалось, что авторство теперь принадлежит постороннему человеку, хотя собственное открытие случилось раньше по времени. Замалчивание гарантировало переход доли известности к описавшему событие. Так происходило в XIX веке – учёные постоянно сотрудничали, что-то обсуждали, порой тяжело найти концы. К примеру, Фарадея упрекали за плагиат конструкции первого человеческого двигателя, а Википедия приписала ему авторство катушки индуктивности, придуманной Лапласом, на которое Майкл не претендовал. Впрочем, когда речь заходит о материи полей, учёные хранят дружное молчание. Единственным исключением стал Никола Тесла, утверждавший, что все во Вселенной состоит из гармонических колебаний. Итак, учёные не знают о поле ничего, а электрический потенциал это характеристика поля. Субстанцию никто не видел, долго не могли зарегистрировать и с трудом представляют поныне! Не верите — попробуйте нарисовать в воображении электромагнитную волну: Так выглядит современная физика. Никто точно не знает, как выглядят поле, колебание, волна, как это нарисовать. Понятно лишь: картинки из учебника слабо описывают происходящее. Дело усугубляется неспособностью человека видеть и чувствовать электромагнитное излучение. Колебание не выглядит синусоидальным, рассматривается для одной точки, линии, фронта и пр. Это, скорее, уплотнение и растяжение эфира, нечто напоминающее трёхмерную неописуемую фигуру. Длинное предисловие свидетельствует, насколько неизведанным остаётся то, что используется в повседневной жизни. И порой таит реальную опасность для человека. К примеру, доказано, что излучение СВЧ печи постепенно «портит» пищу. Человек, регулярно питающийся из микроволновки, рискует получить в собственное распоряжение обширный список недугов. В первую очередь — болезни крови. Небезопасна для людей и сетевая частота 50 Гц. Человек быстро понял, что электрическое поле есть, уже в XVIII веке – либо раньше – нарисована опилками его картина. Люди увидели линии, выходившие из полюсов. По аналогии стали пытаться изобразить электрическое поле. К примеру, Шарль Кулон на исходе восемнадцатого столетия открыл закон притяжения и отталкивания зарядов. Записав формулу, понял, что эквипотенциальные линии силы взаимодействия концентрически расходятся вокруг точечного скопления электричества, а траектории движения – прямолинейны. Так оказалась изображена первая картина электрического поля. Напоминает картину, как исследователи представляли магнитное, но с гигантской разницей: в природе нашлись заряды обоих знаков. Линии напряжённости уходят в бесконечность (в теории, безусловно, закончатся). А магнитные заряды поодиночке не найдены, линии их всегда замыкаются в видимой области пространства. Первая картина электрического поля В остальном нашлось много общего, к примеру, заряды одинакового знака отталкиваются, а разных – притягиваются. Это справедливо для магнитов и электричества. Гильберт заметил, что магнетизм – сильная субстанция, которую сложно экранировать или уничтожить, а электричество легко разрушается влагой и прочими веществами. Дёгтя в бочку добавил Кулон, который, следуя Бенджамину Франклину, присвоил электронам отрицательный заряд. Хотя речь шла о количестве флюида. И избыток электронов следовало назвать положительным. Как результат, линии напряжённости поля располагаются в направлении обратном правильному. Потенциал растёт не туда… Главными характеристиками электрического поля считаются: Наиболее вероятно происхождение терминов из латинского языка. Напряжённость ввёл в обиход, предположительно, Алессандро Вольта, а потенциал называется по наименованию типа поля, которое указанной величиной характеризуется: работа по перемещению заряда не зависит от траектории, равна разнице потенциалов начальной и конечной точки. Следовательно, на замкнутой траектории равна нулю. Электрическое поле считается потенциальным, значит, работа по перемещению в нем заряда не зависит от траектории и определяется единственно потенциалом. Потенциал — универсальное физическое понятие, часто применяемое. К примеру, для гравитационного поля Земли, происхождение которого поныне необъяснимо. Известно, что массы притягиваются по закону, напоминающему выведенный Шарлем Кулоном. Зарисовка напряжённости поля В электрическом поле Земной шар становится началом отсчёта. Нет разницы, относительно чего исчислять потенциал, но люди быстро поняли, что смоляное электричество бьётся, стеклянное кусается током, а грунт не причиняет вреда. Следовательно, в полном соответствии с логикой принят за нуль. В этом плюс: Земля громадная по объёму, на планету стекают без труда гигантские токи, статические и переменные. Доказано, что на теле заряд пытается распределиться взаимно на максимальной дистанции. Что соответствует поверхности планеты. При таком раскладе плотность заряда получается несущественной, много меньше, чем на любом наэлектризованном теле. На Земле потенциал за редким исключением измеряется относительно грунта, значение называют электрическим напряжением. Из контекста становится понятно, что напряжение бывает положительным и отрицательным. Впрочем, не всегда. На ЛЭП порой считается выгодным использовать схемы с изолированной нейтралью. Тогда потенциал любой точки не считается относительно Земли, отсутствует нейтраль. Это становится возможным в трёхфазных цепях. На местной подстанции ставят разделительный трансформатор, нейтраль вторичной обмотки которого заземляют, чтобы поставлять потребителям фазное напряжение 220 В, а не линейное. Порой люди наивно думают, что планета единая, следовательно, не нужна нейтраль, ток всё равно потечёт. Но потечёт через грунт, вызывая немалый экономический ущерб и представляя опасность для людей созданием шагового напряжения. Медный нулевой проводник – называли в первой половине XIX века возвратным – имеет малое сопротивление и гарантированно не причинит вреда. В цепях с изолированной нейтралью потенциал не отсчитывается относительно уровня грунта, а напряжение измеряется между двумя точками. Уместно упомянуть, что по закону Ома ток, протекая через проводник, создаёт разность потенциалов. Поэтому нельзя браться при аварии за контур заземления. Малое сопротивление способно оказаться причиной образования здесь немалой разницы потенциалов. А человек обязан помнить об опасности напряжения прикосновения. Однако цепи с изолированной нейтралью используются и в целях безопасности. Если напряжение создаётся между двумя точками вторичной обмотки разделительного трансформатора, ток на землю через неосторожно взявшегося за оголённый провод человека не пойдёт — разница потенциалов относительно грунта меньше. Следовательно, разделительный трансформатор становится мерой защиты и часто используется на практике. Внешней электрической цепью называется участок, находящийся за пределами источника. На практике ЭДС вырабатывается на вторичных обмотках трёхфазного трансформатора подстанции, считаясь источником. Начиная с вывода, идёт внешняя цепь. На ней потенциал падает от фазного напряжения до нейтрали. Речь идёт о рядовых потребителях. Когда в дом приходит электричество, это неизменно система трёхфазного тока. Нейтраль глухо заземлена, чтобы обеспечить нужный уровень безопасности. Жилой дом не гарантирует равномерную загрузку всех фаз, через нейтраль потечёт ток. Если цепь использовать для защиты, не возникает полной гарантии безопасности: путь тока способен пролечь через человека, неожиданно взявшегося за заземлитель. Следовательно, нужно обеспечить два нулевых проводника: рабочий и защитный. Через первый производится зануление металлических частей объекта, через второй – заземление. Причём за рубежом принято делить две ветви на две разные линии, а в РФ они объединяются в районе контура заземления. Первое сделано для надёжной защиты, второе – для возможности работы в здании трёхфазного оборудования (вдруг пригодится!). Если в промышленной установке оставить лишь заземление корпуса, это плохо окончится для неудачника, попавшего под электрический потенциал. Следовательно, западная система хороша для однофазного оборудования. Но за счёт унифицированности система РФ сложнее. Импортное оборудование плохо сочетается с российскими условиями: фильтры питания рассчитаны так, чтобы защитный и рабочий нулевые проводники не пересекались. Причина в электрическом потенциале: Система TN-C-S Чтобы выровнять разницу, линии на входе в здание объединяют и заводят на контур громоотвода. Что для импортной техники не становится идеальным решением, предприятия-поставщики электроэнергии несут потери. Это известная система TN-C-S, применяющаяся в РФ. Дома, возведенные ещё в СССР, понемногу переоборудуются. vashtehnik.ru В пространстве вокруг электрически заряженного тела существует электрическое поле, представляющее собой один из видов материи. Электрическое поле обладает энергией, которая проявляется в виде сил, действующих на находящиеся в поле заряженные тела. Электрическое поле условно изображают в виде силовых линий, которые направлены в ту сторону, в которую двигалась бы в поле положительно заряженная частица. Напряженность поля. Электрическое поле действует на внесенный в него заряд q (рис. 4) с некоторой силой F. Следовательно, об интенсивности электрического поля можно судить по значению силы, с которой притягивается или отталкивается некоторый электрический заряд. В электротехнике интенсивность поля характеризуют напряженностью электрического поля Е, под которой понимают отношение силы F, действующей на заряженное тело в данной точке поля, к заряду q этого тела: E= F/q По мере удаления от заряженного тела силовые линии электрического поля располагаются реже, т. е. напряженность поля E уменьшается (рис. 3,а,б и в). Только в однородном электрическом поле (рис. 3,г) напряженность одинакова во всех его точках. Электрический потенциал. Электрическое поле обладает определенным запасом энергии, т. е. способностью совершать работу, которая может быть реализована, если внести в него какой-либо заряд. Этот заряд будет перемещаться по направлению силовых линий, совершая определенную работу. Для характеристики энергии, запасенной в каждой точке электрического поля, введено специальное понятие — электрический потенциал. Электрический потенциал φ поля в данной точке равен работе, которую могут совершить силы этого поля при перемещении единицы положительного заряда из этой точки за пределы поля. За нулевой потенциал условно принимают потенциал, который имеет поверхность земли. Электрическое напряжение.Разные точки электрического поля обладают разными потенциалами. Обычно нас мало интересует абсолютная величина потенциалов отдельных точек электрического поля, важнее знать разность потенциалов φ1-φ2 между двумя точками поля А и Б (рис. 5). Разность потенциалов φ1 и φ2 двух точек поля характеризует собой работу, затрачиваемую силами поля на перемещение заряда из одной точки поля с большим потенциалом в другую - точку с меньшим потенциалом и носит название электрического напряжения. Электрическое напряжение обозначают буквой U. Единицей электрического напряжения служит Вольт (В). megaobuchalka.ru Электростатическим полем называется поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами. Электростатическое поле описывается двумя величинами: потенциалом(энергетическая скалярная характеристика поля) и напряженностью(силовая векторная характеристика поля). Напряженность электростатического поля– векторная физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд q0 , помещенный в данную точку поля: Единица напряженности электростатического поля – ньютон на кулон(Н/Кл): 1 Н/Кл=1 В/м, где В (вольт) — единица потенциала электростатического поля. Направление вектораE совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. Если поле создается положительнымзарядом, то вектор E направлен вдоль радиуса-вектора от заряда во внешнее пространство (отталкивание пробного положительного заряда). Если поле создается отрицательнымrзарядом, то вектор Eнаправлен к заряду (притяжение). Графически электростатическое поле изображают с помощью линий напряженности— линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с rнаправлением вектора E Линиям напряженности приписывается направление, совпадающее с направлением вектора напряженности. Так как в данной точке пространства вектор напряженности имеет лишь одно направление, то линии напряженности никогда не пересекаются. Для однородного поля(когда вектор напряженности в любой точке постоянен по модулю и направлению) линии напряженности параллельны вектору напряженности. Если поле создается точечным зарядом, то линии напряженности – радиальные прямые, выходящие из заряда, если он положителен, и входящие в него, если заряд отрицателен. Потенциальные поля. Работа любого электростатического поля при перемещении заряженного тела из одной точки в другую также не зависит от формы траектории, как и работа однородного поля. На замкнутой траектории работа электростатического поля всегда равна нулю. Поля, обладающие таким свойством, называют потенциальными. Потенциальный характер электростатического поля, как можно показать, вытекает из закона сохранения энергии. Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле пропорциональна величине заряда. Это справедливо как для однородного поля, так и для любого другого. Следовательно, отношение потенциальной энергии к заряду не зависит от помещенного в поле заряда. Это позволяет ввести новую количественную характеристику поля–потенциал. Потенциалом электростатического поля называют отношение энергии заряда в поле к величине этого заряда. Иными словами, потенциал представляет собой энергию единичного заряда в поле. Согласно данному определению потенциалφ=П/q. Напряженность поля Е является вектором и представляет собой характеристику поля: определяет силу, действующую на qв данной точке поля. Потенциал φ – скаляр, это энергетическая характеристика поля: определяет потенциальную энергию заряда qв данной точке поля. Подобно потенциальной энергии, значение потенциала в данной точке зависит от выбора нулевого уровня для отсчета потенциала. Практическое значение имеет не сам потенциал в точке, а изменение потенциала, которое не зависит от выбора нулевого уровня отсчета потенциала. Так как потенциальная энергия П = q φ, то работа А = – (П2– П1) = –q(φ 2– φ 1) = –q Электрическое поле. Напряженность поля, электрический потенциал и напряжение. Напряжение и потенциал
Электрическое напряжение и потенциал
Электрический ток
Понятие об источниках
Параметры электрических сигналов
Вопрос 1. Электрическое напряжение, потенциал и напряженность электрического поля (определение, единицы измерения). 4
Потенциал электрического поля, связь между напряженностью и потенциалом
Электрический потенциал: характеристики, поле, особенности
Физический смысл электрического поля
Характеристики электрического поля
Нулевой потенциал и потенциальное поле
Падение потенциала во внешней электрической цепи
Электрическое поле. Напряженность поля, электрический потенциал и напряжение
Напряженность и потенциал электрического поля
φПохожие статьи:
poznayka.org
Поделиться с друзьями: