КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ОБЩЕЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

Сопротивление.

Сопротивлением называется идеализированный элемент цепи в котором происходит необратимый процесс преобразования электрической энергии в тепловую.

Кроме того, данный термин применяется для количественной оценки величины, равной отношению напряжения на данном элементе к току, проходящему через него:

 [Ом] (2)

Формула 2 выражает закон Ома.

Сопротивление всегда положительно.

Величина обратная сопротивлению носит название проводимости:

 [См] (3)

рис_1_7

Рис.7. Графическое изображение сопротивления

с выбранными положительными направлениями тока и напряжения.

Мгновенная мощность, поступающая в сопротивление равна:

Pr = Ui = i2r = U2q (4)

Параметр r в общем случае зависит от тока i (например, вследствие нагревания проводника током).

Вольтамперная характеристика (зависимость напряжения на сопротивлении от тока) носит нелинейный характер.

рис_1_8

Рис.8. BAX сопротивления: а – нелинейная; б – линейная.

Если сопротивление не зависит от тока, то имеет место прямая пропорциональность, выражающая закон Ома. В этом случае сопротивление называется линейным.

Индуктивность.

Индуктивностью называется идеализированный элемент электрической цепи, приближающейся по свойствам к индуктивной катушке, в котором накапливается энергия магнитного поля.

При этом термин «индуктивность» и его обозначение L применяется как для обозначения самого элемента цепи, так и для количественной оценки отношения потокосцепления самоиндукции к току в данном элементе:

 [Гн] (5)

Индуктивность всегда положительна, так как потокосцепления и ток имеют одинаковые знаки.

В общем случае индуктивность зависит от тока и является нелинейной.

Если зависимостьy(i) линейная, то индуктивность – величина постоянная.

рис_1_9

Рис.9. Зависимость потокосцепления от тока:

а - нелинейная, б – линейная.

рис_1_10

Рис.10. Графическое изображение индуктивности.

 (6)

eL - электродвижущая сила самоиндукции, которая по закону Ленца противодействует изменению потокосцепления, что учитывается знаком « - ».

Если индуктивность L величина постоянная (не зависит от тока), то

= (7)

Напряжение на индуктивности определяется:

 (8)

Ток на индуктивности:

 (9)

Формулы (8) и (9) выражают закон Ома дифференциальной и интегральной форме для индуктивности.

 Мгновенная мощность, поступающая в индуктивность равна:

 (10)

Мощность индуктивности связана с процессом нарастания или убывания энергии магнитного поля.

Емкость.

Емкостью называется идеализированный элемент электрической цепи приближенно заменяющий конденсатор, в котором накапливается энергия электрического поля.

При этом данный термин применяется как для обозначения самого элемента, так и для количественной оценки отношения заряда к напряжению на этом элементе:

 [Ф] (11)

Емкость всегда положительна, так как заряд и напряжение имеют одинаковый знак.

В общем случае зависимость заряда от напряжения носит нелинейный характер и, следовательно, параметр С зависит от напряжения.

Если зависимость заряда от напряжения линейная, емкость C – величина постоянная.

рис_1_11

Рис.11. Зависимость электрического заряда от напряжения,

а – нелинейная, б – линейная.

Ток емкости равен производной электрического заряда по времени:

 (12)

Формула (12) выражает закон Ома для емкости.

Напряжение на емкости:

 (13)

Условное графическое изображение емкости указано на рис.11. Там же даны положительные направления тока и напряжения.

рис_1_12

Рис.12. Условное обозначение емкости.

Мгновенная мощность, поступающая в емкость, равна:

 (14)

Мощность емкости связана с процессом накопления или убыли электрического заряда в емкости. Когда заряд положительный и возрастает ток положительный и в емкость поступает электрическая энергия из внешней цепи. Когда заряд положителен, но убывает, т.е. ток отрицателен, энергия, ранее накопленная в электрическом поле емкости, возвращается во внешнюю цепь.

Контрольные вопросы:

Изложите основные задачи электротехники.

Элементы электрической цепи, их классификация.

Определение электрического тока, падения напряжения.

Что понимают под положительными направлениями тока и напряжения.

Изложите основные сведения об источниках тока и источниках напряжения, их взаимном преобразовании.

Чем отличается идеальный источник энергии от источника энергии конечной мощности.

Дать краткую характеристику следующим элементам и терминам, их определяющим: сопротивление, емкость, индуктивность.

Законы электрических цепей

купить аппарат слуховой
Электротехника ТОЭ типовые задания примеры Лабораторные