01.12.2020г.

                                            ПРЕДМЕТ " ЭЛЕКТРОТЕХНИКА"

            ГРУППА № 306 темы уроков: " Параметры цепей постоянного тока." "Элементы магнитной цепи и их характеристика." 

Изучить материал и составить краткий конспект.

    

Рис. 1.2. Схема замещения электрической цепи

 

На рис.1.2 указаны параметры элементов: E - ЭДС аккумулятора; RВТ - внутреннее сопротивление аккумулятора; RPA, RPV, REL1, REL2 - соответственно сопротивления цепей амперметра, вольтметра и ламп накаливания. Схема имеет четыре ветви и два узла. Если значения параметров всех элементов схемы известны, то можно рассчитать состояние всех электрических устройств, пользуясь законами электротехники.

Элементы электрической цепи характеризуются параметрами. Параметром источника питания постоянного тока является электродвижущая сила (ЭДС), численно равная работе электрического поля по перемещению положительных зарядов внутри источника от отрицательного зажима к положительному зажиму.

 , (1.1)

где E - ЭДС в вольтах (В),

 - работа электрического поля в джоулях (Дж),

Q - суммарное количество положительных зарядов в кулонах (Кл).

Источник ЭДС E (рис.1.2), при замыкании контакта SA, совершает работу, проводя суммарное количество положительных зарядов по внешнему участку цепи, которую называют напряжением U. На внутреннем участке цепи совершается работа, которая называется внутренним напряжением  . ЭДС источника равна сумме напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи:

 . (1.2)

ЭДС измеряют между зажимами источника при разомкнутой цепи.

В замкнутой электрической цепи происходит непрерывное движение электрических зарядов, называемое электрическим током. Электрический ток в металлах и полупроводниковых приборах обусловлен упорядоченным движением свободным электронов. В электролитах (водные растворы солей, кислот и щелочей) электрический ток обусловлен упорядоченным движением положительных и отрицательных ионов под действием электрического поля.

Для количественной оценки силы тока служит величина, называемая силой тока. Принято считать направлением тока направление движения положительных зарядов, т.е. направление, обратное направлению движения электронов в проводнике.

Электрический ток, величина и направление которого остаются неизменным, называется постоянным током:

 , (1.3)

где I - сила тока в амперах (A);

Q - суммарное количество положительных электрических зарядов, проходящих через поперечное сечение проводника в кулонах (Кл);

t - время в секундах (с).

Элементы электрических цепей подразделяются на активные и пассивные.

К активным элементам относятся источники ЭДС. К пассивным элементам относятся сопротивления или резисторы (R), индуктивности (L) и конденсаторы (C).

Параметром приёмника является электрическое сопротивление R.

В электрическом сопротивлении энергия электрической цепи преобразуется либо в тепловую энергию, либо в световую энергию.

Сопротивление проводника R измеряется в омах (Ом) и определяется соотношением:

 , (1.4)

где  - удельное сопротивление материала проводника (Ом ∙ м),

 - длина проводника (м),

 - сечение проводника (м²).

Сопротивление проводника постоянному току зависит от температуры. Если температура изменяется от 0 до 100° C, то количественной оценкой зависимости сопротивления металлов от температуры служит температурный коэффициент сопротивления  с единицей измерения 1/°C. Обозначив через R1 и R2 сопротивления соответственно при температурах t1 и t2, можно R2 выразить формулой:

 . (1.5)

Для участка цепи с нагрузочным сопротивлением  (рис. 1.3) запишем соотношение:

 . (1.6)

 

Рис 1.3. Электрическая цепь постоянного тока

 

Выражение (1.6) является законом Ома для участка цепи: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку.

Рассмотрим полную цепь (рис. 1.3). Согласно закону Ома для участка цепи,  ,  , тогда в соответствии с (1.3)  . Отсюда:

 . (1.7)

Выражение (1.7) является законом Ома для всей цепи: сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника.

За единицу сопротивления принято сопротивление (столкновение движущихся свободных электронов с ионами кристаллической решетки) такого участка цепи, в котором устанавливается ток в 1А при напряжении в 1В:

 . (1.8)

Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью:

 . (1.9)

Единицей электрической проводимости является сименс (См)  

                                             Элементы магнитной цепи.

 

Магнитной цепью (магнитопроводом) называется совокупность различных ферромагнитных и неферромагнитных частей электротехнических устройств для создания магнитных полей нужных конфигурации и интенсивности. В зависимости от принципа действия электротехнического устройства магнитное поле может возбуждаться либо постоянным магнитом, либо катушкой с током, расположенной в той или иной части магнитной цепи.

К простейшим магнитным цепям относится тороид из однородного ферромагнитного материала. Такие магнитопроводы применяются в многообмоточных трансформаторах, магнитных усилителях, в элементах ЭВМ и других электротехнических устройствах.

 Более сложная магнитная цепь электромеханического устройства, подвижная часть которого втягивается в электромагнит при постоянном (или переменном) токе в катушке. Сила притяжения зависит от положения подвижной части магнитопровода.

 Магнитная цепь, в которой магнитное поле возбуждается постоянным магнитом. Если подвижная катушка, расположенная на ферромагнитном цилиндре, включена в цепь постоянного тока, то на нее действует вращающий момент. Поворот катушки с током практически не влияет на магнитное поле магнитной цепи. Такая магнитная цепь есть, например, в измерительных приборах магнитоэлектрической системы.

Рассмотренные магнитные цепи, как и другие возможные конструкции, можно разделить на неразветвленные магнитные цепи , в которых магнитный поток в любом сечении цепи одинаков, и разветвленные магнитные цепи , в которых магнитные потоки в различных сечениях цепи различны. В общем случае разветвленные магнитные цепи могут быть сложной конфигурации, например в электрических двигателях, генераторах и других устройствах.