42) Законы Кирхгофа

1) Рассматривая разветвленные электрические цепи, состоящие из нескольких контуров, нам необходимо установить соотношения между токами, приходящими к любому узлу, и токами, уходящими от него. Из физической сущности электрического тока следует, что общее количество носителей тока, притекающее к узлу в течении некоторого промежутка времени, равно количеству носителей, утекающему от узла за тоже время. Если предположить, что это положение не выполняется, то в узловой точке должно происходить накопление зарядов или убыль - утечка зарядов.

На практике эти явления не наблюдаются, следовательно, мы можем утверждать, что сумма величин токов, притекающих к точке разветвления, равна сумме величин токов, утекающих от нее.

Это положение и является формулировкой первого закона Кирхгофа. 2) Второй закон Кирхгофа связывает между собой э. д. с., действующие в любом замкнутом контуре, и падения напряжения на сопротивлениях, входящих в данный контур.

Исходя из принципа электрического равновесия, можно сделать логический вывод, что в установившемся режиме, когда токи в контуре не изменяются, все э. д. с. уравновешиваются падениями напряжения.

В самом деле, если предположить, что сумма э. д. с. превышает сумму падений напряжения, то ток в цепи должен возрасти. Наоборот, если сумма падений напряжения превышает сумму э. д. с., то ток должен уменьшиться.

Таким образом, алгебраическая сумма э. д. с., действующих в любом замкнутом контуре, равна алгебраической сумме падений напряжения на всех участках этого контура.

43)Преобразование электрической энергии К числу основных видов преобразования электрической энергии относятся:

Выпрямление переменного тока — преобразование переменного тока (обычно промышленной частоты) в постоянный ток. Этот вид преобразования получил наибольшее развитие, так как часть потребителей электрической энергии может работать только на постоянном токе (электрохимические и электрометаллургические установки, линии передачи постоянного тока, электролизные ванны, заряжаемые аккумуляторные батареи, радиотехническая аппаратура и т.д.), другие же потребители имеют на постоянном токе лучшие характеристики, чем на переменном токе (регулируемые электродвигатели).

Инвертирование тока — преобразование постоянного тока в переменный. Инвертор применяется в тех случаях, когда источник энергии генерирует постоянный ток (электромашинные генераторы постоянного тока, аккумуляторные батареи и другие химические источники тока, солнечные батареи, магнитогидродинамические генераторы и т.д.), а для потребителей нужна энергия переменного тока. В ряде случаев инвертирование тока необходимо при других видах преобразования электрической энергии (преобразование частоты, преобразование числа фаз). Преобразование частоты — преобразование переменного тока одной частоты (обычно 50 Гц) в переменный ток другой частоты. Такое преобразование необходимо для питания регулируемых электроприводов переменного тока, установок индукционного нагрева и плавки металлов, ультразвуковых устройств и т. д. Преобразование числа фаз. В ряде случаев встречается необходимость в преобразовании трехфазного тока в однофазный (например, для питания дуговых электропечей) или, наоборот, однофазного в трехфазный. Так, на электрифицированном транспорте используется контактная сеть однофазного переменного тока, а на электровозах используются вспомогательные машины трехфазного тока. В промышленности используются трехфазно-однофазные преобразователи частоты с непосредственной связью, в которых наряду с преобразованием промышленной частоты в более низкую происходит и преобразование трехфазного напряжения в однофазное

44) Движ. частицы магн. Поле. Источником магн. Поля является движ. Электр.заряды .Следовательно движ.заряженые частица создоваемое магнитное поле и попадая во внешнее магн.поле будет происходить взаим.двух магн.полей сила взаим. Является силой Лоренца. Fл=BU(СКОРОСТЬ)Jsin альфа где B-идук.внешних полей , альфа- угол между B и U.Этот угол =90градусов.поэтому сила Лоренца работы не производит направление силы Лоренца опред. Правилом левой руки.Левую руку распол.так чтобы силовые линий входили в ладонь и выте пальца совпадали с движ.положением зарядов частицы.

45) Взаимодействие элетр. Зарядов.Закон кулона . Электрический заряд — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. Впервые электрический заряд был введён в законе Кулона в 1785 году. Единица измерения заряда в СИ — кулон — электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с. Заряд в один кулон очень велик. Если бы два носителя заряда (q1 = q2 = 1 Кл) расположили в вакууме на расстоянии 1 м, то они взаимодействовали бы с силой 9·109 H. Самое простое и повседневное явление, в котором обнаруживается факт существования в природе электрических зарядов, — это электризация тел при соприкосновении[4]. Способность электрических зарядов как к взаимному притяжению, так и к взаимному отталкиванию объясняется предположением о существовании двух различных видов зарядов. Один вид электрического заряда называют положительным, а другой — отрицательным. Разноимённо заряженные тела притягиваются, а одноимённо заряженные — отталкиваются друг от друга. При соприкосновении двух электрически нейтральных тел в результате трения заряды переходят от одного тела к другому. В каждом из них нарушается равенство суммы положительных и отрицательных зарядов, и тела заряжаются разноимённо. При электризации тела через влияние в нём нарушается равномерное распределение зарядов. Они перераспределяются так, что в одной части тела возникает избыток положительных зарядов, а в другой — отрицательных. Если две эти части разъединить, то они будут заряжены разноимённо. Согласно закону Кулона, сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов прямо пропорциональна произведению количеств электричества в этих зарядах, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и зависит от среды, в которой находятся заряды:

 

46) Полупроводниковые приборы, ( ППП — широкий класс электронных приборов, изготавливаемых из полупроводников.

К полупроводниковым приборам относятся:

Интегральные схемы (микросхемы)

Полупроводниковые диоды (в том числе варикапы, стабилитроны, диоды Шоттки),

Тиристоры, фототиристоры,

Транзисторы,

Приборы с зарядовой связью,

Полупроводниковые СВЧ-приборы (диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды),

Оптоэлектронные приборы (фоторезисторы, фотодиоды, солнечные элементы, детекторы ядерных излучений, светодиоды, полупроводниковые лазеры, электролюминесцентные излучатели),

Терморезисторы, датчики Холла.

47) Элетрическое поле.Графич. изображ. Полей Электрический заряд создает в окружающем его пространстве электрическое поле. Отличительной особенностью электрического поля является его способность действовать на заряженные частицы, помещенные в поле. Благодаря электрическому полю осуществляется взаимное притяжение или отталкивание заряженных тел, т. е. силовое взаимодействие согласно закону Кулона. О наличии электрического поля и о его интенсивности можно судить по механической силе F, действующей на заряженную частицу q, находящуюся в этом поле. Так как движение свободной частицы происходит под действием этой силы, то направление электрического поля принято считать совпадающим с направлением силы F, действующей на положительно заряженную частицу. Механическая сила, с которой поле действует на единичный положительный заряд, помещенный в данной точке, называется напряженностью электрического ноля и обозначается буквой ξ. Согласно этому определению Выберем в электрическом поле какую-либо точку а (рис. 31, а) и проведем из нее небольшой прямолинейный отрезок ab так, чтобы его направление совпадало с направлением поля в точке а. Затем из какой-нибудь точки b этого отрезка проведем отрезок bc, направление которого совпадает с направлением поля в точке b, и т. д. Мы получим ломаную линию, которая показывает, какое направление имеет поле в точках а,b,с,... а ) Ломаная линия, показывающая направление поля только в четырех точках. б) Ломаная линия, показывающая направление поля в шести точках. в) Линия, показывающая направление поля во всех точках. Штриховая линия показывает направление поля в точке О этой линии.

48) Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой. Трёхфазная система переменного тока изобретена Николой Теслой. Значительный вклад в развитие трёхфазных систем внёс М. О. Доливо-Добровольский, который провёл ряд экспериментов с асинхронным электродвигателем и выявил ряд преимуществ трехпроводной трёхфазной системы по отнКаждая из действующих ЭДС находится в своей фазе периодического процесса, поэтому часто называется просто «фазой». Также «фазами» называют проводники — носители этих ЭДС. В трёхфазных системах угол сдвига равен 120 градусам. Фазные проводники обозначаются в РФ латинскими буквами L с цифровым индексом 1…3, либо A, B и C^[1]. Распространённые обозначения фазных проводов: ошению к другим системам.

49) Явление резонанса Явление резонанса относится к наиболее важным с практической точки зрения свойствам электрических цепей. Оно заключается в том, что электрическая цепь, имеющая реактивные элементы обладает чисто резистивным сопротивлением.

Общее условие резонанса для любого двухполюсника можно сформулировать в виде Im[Z]=0 или Im[Y]=0, где Z и Y комплексное сопротивление и проводимость двухполюсника. Следовательно, режим резонанса полностью определяется параметрами электрической цепи и не зависит от внешнего воздействия на нее со стороны источников электрической энергии.

Для определения условий возникновения режима резонанса в электрической цепи нужно:

найти ее комплексное сопротивление или проводимость;

выделить мнимую часть и приравнять нулю.

Все параметры электрической цепи, входящие в полученное уравнение, будут в той или иной степени влиять на характеристики явления резонанса.

Уравнение Im[Z]=0 может иметь несколько корней решения относительно какого-либо параметра. Это означает возможность возникновения резонанса при всех значениях этого параметра, соответствующих корням решения и имеющих физический смысл.

В электрических цепях резонанс может рассматриваться в задачах:

анализа этого явления при вариации параметров цепи;

синтеза цепи с заданными резонансными параметрами.

Электрические цепи с большим количеством реактивных элементов и связей могут представлять значительную сложность при анализе и почти никогда не используются для синтеза цепей с заданными свойствами, т.к. для них не всегда возможно получить однозначное решение. Поэтому на практике исследуются простейшие двухполюсники и с их помощью создаются сложные цепи с требуемыми параметрами.

Простейшими электрическими цепями, в которых может возникать резонанс, являются последовательное и параллельное соединения резистора, индуктивности и емкости. Соответственно схеме соединения, эти цепи называются последовательным и параллельным резонансным контуром. Наличие резистивного сопротивления в резонансном контуре по определению не является обязательным и оно может отсутствовать как отдельный элемент (резистор). Однако при анализе резистивным сопротивлением следует учитывать по крайней мере сопротивления проводников.

50) Действующим значением силы переменного тока называют величину постоянного тока, действие которого произведёт такую же работу (тепловой или электродинамический эффект), что и рассматриваемый переменный ток за время одногопериода. В современной литературе чаще используется математическое определение этой величины — среднеквадратичное значение силы переменного тока. Иначе говоря, действующее значение тока можно определить по формуле: Для гармонических колебаний тока Электри́ческое напряже́ние между точками A и B электрической цепи или электрического поля — физическая величина, значение которой равно отношению работы электрического поля, совершаемой при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B, к величине пробного заряда.

51. Техника безопасности при работе с электр. Током Главное правило техники безопасности гласит, что проводить любые электромонтажные работы (даже простейшую операцию по вывинчиванию и замене перегоревшей электрической лампочки!) нужно только при обесточивании сети. Для человека опасным считается напряжение свыше 24 В. Чтобы обесточить электросеть, недостаточно просто повернуть рукоятку или нажать кнопку выключателя. Выключатель обесточит лишь один провод, поэтому следует выключить предохранители или автоматические выключатели, установленные в электрощите, который «заведует» всем электричеством в квартире. Предохранители устанавливаются 2 видов: 1) плавкие (в старых конструкциях электрощитов): их нужно вывернуть из гнезд. Следует проверить при помощи заточенной деревянной палочки, нет ли в гнездах предохранителей самодельных «жучков» (свернутой проволочки). еслили есть — обязательно вынуть; 2) автоматические резьбовые (современная модель): требуется нажать красную кнопку, чтобы разорвать сеть. Необходимо соблюдать основные правила работы с электричеством. 1. Нельзя ремонтировать электрические приборы при включенной в розетку вилке. 2. При ремонте или монтировании электрооборудования надо пользоваться только инструментом, рукоятки которого покрыты изоляционным материалом. Бели на изоляции не стоит индекс «1000 В», это значит, что изоляция не спасет при напряжении тока в сети выше указанного (к счастью, такое напряжение в бытовых условиях не встречается). Если напряжение в сети невысокое, можно обмотать рукоятки изолентой так, чтобы металлические части не выступали. 3. Обесточив сеть, надо повесить на щитке табличку (подойдет и надпись от руки), предупреждающую, что включать предохранители нельзя: идут ремонтные работы! 4. Необходимо, отключив сеть, с помощью специальных приборов убедиться, что напряжения в сети нет, и только после этого приступать к работе. К специальным приборам относятся отвертка индикатором напряжения или указатель напряжения. 5. Есть вещи, которые должен делать специалист, т. е. профессиональный электрик. Это относится к работе со счетчиками, заземлением, входным напряжением, распределителями и т. д. 6. Кабель, соединительные муфты или испорченные штекеры ремонту не подлежат. Их необходимо заменить. 7. При замене плавких предохранителей нельзя вставлять в гнездо предохранителя металлические предметы: это может привести к короткому замыканию на всей линии или к сильному ожогу глаз и лица от яркой вспышки электрического разряда. 8. При всех действиях нельзя держаться, опираться или облокачиваться на металлические части шкафа или щитка, а стоять лучше всего на резиновом коврике или сухой непроводящей ток поверхности.

52. Соотношение между линейным и фазным током при соед. Треугольником, звездой. Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.

Недостаток Большим недостатком соединения нагрузки треугольником является образование РЕ-проводников путём подключения жёлто-зелёного провода к фазному полюсу. Происходит это по причине цветового обозначения современных проводов, т.к. они имеют только один провод с обозначением фазного полюса, однако при монтаже в домах с треугольной системой (до 1960-х стандарт напряжения был 127/220, из-за чего после перехода на 220/380 многие постройки были переведены на треугольное подключение нагрузки), синий провод подключается к фазному потенциалу; несмотря на это зачастую можно встретить создание PEN-проводников при двухфазном снабжении помещения. Такое создание PEN-проводников будет являться опасным, поскольку на самом деле на всех заземлённых корпусах будет присутствовать фазный потенциал. Синхронное касание к таким корпусам и заземлённым частям (водопроводу) приведёт к поражению электрическим током, причём из-за низкого напряжения (127 вольт) через УЗО будет протекать вдвое меньшая сила тока от необходимой для срабатывания УЗО величины. Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

54. Свойства pn перехода Если в полупроводниковом кристалле контактируют области с разным типом проводимости (p- и n-типа), то между ними также возникает потенциальный барьер, так называемый электронно-дырочный переход или pn-переход. Рассмотрим как он появляется и каковы его физические свойства. При возникновении контакта двух полупроводников, в одном из которых высока концентрация дырок (p-тип), а в другом - свободных электронов (n-тип) вследствие теплового движения начинается диффузия основных носителей заряда из "родного" полупроводника в соседний, где концентрация таких частиц во много раз меньше. Дырки переходят из p-полупроводника в n-полупроводник, электроны - из n- в p-полупроводник. В результате диффузии электронов из n-области в дырочную и дырок из p-области в электронную на границе между этими областями образуется двойной слой разноименных зарядов, и, следовательно, контактная разность потенциалов, которая в случае pn-перехода выше, чем на контакте “металл-полупроводник” и составляет 0,4...0,8В. При этом, также как и в случае контакта "металл-полупроводник", на границе возникает электрическое поле, препятствующее дальнейшему переходу носителей заряда. То есть, в приграничной области происходит изгиб зон таким образом, что для перехода из одного полупроводника в другой носителям требуется дополнительная энергия. В p-полупроводнике зоны изгибаются вниз, создавая потенциальный барьер для дырок, в n-полупроводнике изгибаются вверх - потенциальный барьер для электронов (см. рис.). В приграничном слое возникает динамическое равновесие: рекомбинирующие носители заменяются новыми, но общее количество носителей остается постоянным. При прямом смещении, когда положительный потенциал подан на p-область, дырки устремляются навстречу электронам, которые, преодолевая пониженный потенциальный барьер в области pn-перехода попадают в p-область. При этом происходит рекомбинация электронов и дырок. Вследствие этого "чужие" носители заряда не проникают глубь полупроводников, погибая в области pn-перехода. Протекание тока при этом можно представить в виде двух потоков - электронов и дырок, которые втекают в область рекомбинации с противоположных сторон. С увеличением напряжения возрастают скорости втекающих электронов и дырок и, соответственно, скорость их рекомбинации.

55) Основы электропривода Электрический привод представляет собой электромеханичёское устройство, предназначенное для приведения в движение рабочего органа машины и управления ее технологическим процессом. Он состоит из трех частей: электрического двигателя, осуществляющего электромеханическое преобразование энергии, механической части, передающей механическую энергию рабочему органу машины, и системы управления, обеспечивающей оптимальное по тем или иным критериям управление технологическим процессом. Характеристики двигателя и возможности системы управления определяют производительность механизма, точность выполнения технологических операций, динамические нагрузки механического оборудования и ряд других факторов. С другой стороны, нагрузка механической части привода, условия движения ее связанных масс, точность передач и т. п. оказывают влияние на условия работы двигателя и системы управления, поэтому электрические и механические элементы электропривода образуют единую электромеханическую систему, составные части которой находятся в тесном взаимодействии

56.Последовательное и параллельное соединение потребителей Последовательное и параллельное соединения в электротехнике — два основных способа соединения элементов электрической цепи. При последовательном соединении все элементы связаны друг с другом так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла. При параллельном соединении все входящие в цепь элементы объединены двумя узлами и не имеют связей с другими узлами, если это не противоречит условию. При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова. При параллельном соединении падение напряжения между двумя узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов. При этом величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников. При последовательном соединении проводников сила тока в любых частях цепи одна и та же:

Резисторы

Катушка индуктивности

Электрический конденсатор

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи: При паралельном соединении Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках: Напряжение на участках цепи АВ и на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же: Резистор При параллельном соединении резисторов складываются величины, обратно пропорциональные сопротивлению (то есть общая проводимость   складывается из проводимостей каждого резистора  ) Если цепь можно разбить на вложенные подблоки, последовательно или параллельно включённые между собой, то сначала считают сопротивление каждого подблока, потом заменяют каждый подблок его эквивалентным сопротивлением, таким образом находится общее(искомое) сопротивление.