Лекція 1 вступ

Всі ми з раннього дитинства звикли користуватися електричною енергією. Ми буденно вмикаємо та вимикаємо електричне освітлення, слухаємо радіоприймач, дивимося телевізор, спілкуємося по телефону, користуємося електротранспортом; нам звичні робота холодильника та комп’ютера. В уяві неспеціаліста прояви магнітної енергії губляться серед електричних елементів та вузлів найрізноманітніших виробів. Ці прояви “ховаються” в електродвигунах, електричних реле та в багато чому іншому.

Так склалося, що технічно більш простим є отримання електричної енергії “в чистому вигляді” і вже потім – перетворення її в магнітну енергію там, де це необхідно, – а необхідно це в багатьох і багатьох пристроях.

Ви, звичайно, знаєте з курсу фізики, що, строго кажучи, слід користуватися не термінами “електрична енергія” та “магнітна енергія”, а термінами “енергія електричного поля” та “енергія магнітного поля”, а ще точніше – терміном “енергія електромагнітного поля”, оскільки обидва ці поля аж ніяк не самостійні: вони є складовими єдиного електромагнітного поля. Тому чисто електричних та чисто магнітних процесів не існує, а в будь-якому електричному виробі, в пристрої зв’язку або автоматики протікають процеси єдиної електромагнітної природи. В багатьох важливих випадках цією єдністю знехтувати не можна – наприклад, при вивченні радіоантен. Але дуже часто внесок однієї з двох складових електромагнітного поля в результати роботи пристрою, який розглядається, є настільки малим, що ним можна знехтувати, зберігши при цьому найвищу точність опису роботи цього пристрою – наприклад, при вивченні електричного кола постійного струму можна знехтувати магнітною складовою. Тому першою частиною дисципліни “Теоретичні основи електротехніки та електромеханіка” є теорія електричних і магнітних кіл (ТЕМК), яка саме й охоплює сукупність понять, законів і методів, технічні та природні об’єкти та явища, в яких з високою мірою точності можна вважати активно діючим або тільки електричне поле, або тільки магнітне поле. Методи ТЕМК дозволяють розрахувати як маленьку електронну мікросхему, так і величезну гідротурбіну. Не застосовуючи ТЕМК, неможливо розрахувати жодного пристрою зв’язку та автоматики, більше того – неможливо навіть зрозуміти, як ці пристрої працюють. Адже величезна більшість спеціальних дисциплін, в яких вивчають методи дослідження та розробки пристроїв зв’язку та автоматики, в значній мірі базується на результатах, отриманих у рамках ТЕМК.

1. Лінійні електричні кола постійного струму

1.1. Загальні поняття та терміни

1.1.1. Електричний струм

Електричний струм – це направлений рух електричних зарядів. Якщо цей рух має місце в речовині, яка відноситься до провідників, то його називають струмом провідності.

Величина електричного струму i (далі – просто “струму”) дорівнює швидкості протікання заряду q крізь поверхню, яка розглядається (наприклад – крізь переріз дроту):

.

Величину струму вимірюють в амперах, при цьому 1 А=, деКл – кулон, одиниця електричного заряду. У зв’язку та автоматиці часто використовують також міліампер (1 мА=10^-3А) та мікроампер (1 мкА=10^-6А).

Постійний струм – такий струм, величина та напрям якого не змінюються в часі. Величину (“силу”) цього струму прийнято позначати як I.

Історично склалося так, що за позитивний напрям струму прийнято напрям позитивних зарядів.