Як позначається напруга – Список позначень у фізиці — Вікіпедія

1.Поясніть суть поняття електрична напруга.

Напру́га
— напругою на ділянці електричного
кола називається фізична величина, що
визначається роботою, яка виконується
сумарним полем електростатичних і
сторонніх сил при переміщенні одиничного
позитивного заряду на даній ділянці
кола. Поняття напруги є поняттям різниці
потенціалів: напруга на кінцях ділянки
кола дорівнює різниці потенціалів.
Напруга вимірюється у вольтах. Для
вимірювання напруги використовуються
прилади, які називаються вольтметрами.

2.Запишіть величини що належать до енергетичних.

Електричний
заряд – це надлишок електрики отриманий
в результаті електризації тіла.
Електричний потенціал – робота, що
виконується по переміщенню додатнього
заряду в точку з нульовим потенціалом.
Електрична напруга – це різниця
потенціалів двох точокелектричного
кола. Електричний струм – прямлений
потік заряджених частинок. Електричний
опір – протидія середовища проходженню
електричного струму.

3.Дайте коротку характеристику електричних сигналів.

Джерелом
електричних сигналів є генератор
змінного аба постійного струмів, що
здатні підтримувати на своїх затискачах
різницю потенціалів. Постійним називають
сигнал, що незмінює своєї величини на
протязі часу існування. Змінний
електричний сигнал може набувати
абсолютно різних значень за час свого
існування. В електротехніці в основному
оперують над гармонічними сигналами,
форма якого описується за законом
косинуса чи сінуса. Змінні сигнали
поділяють на періодичні і неперіодичні.
Гармонічний сигнал належить до
періодичних симетричних відносно осі
часу.

4.Поясніть, що таке спектр сигналу.

Існує
два способи представлення сигналу
взалежності від області визначення:
часовий і частотний. Крім звичайного
часового представлення сигналів широко
використовується опис сигналів функцією
частоти. Будь-який складний по своїй
формі сигнал можна представити у вигляді
більш простих сигналів, найчастіше у
вигляді суми простих гармонічних
коливань, сукупність яких називається
спектром сигналу.

5.Характеристика
елементів найпростішого електричного
кола.

Замкнуте
повне електричне коло складається з
двох частин: внутрішньої і зовнішньої.
Внутрішню ділянку електри чного кола
складає джерело електричної енергії,
на полюсах якого підтримується різниця
потенціалів за рахунок дії неелектричних
сторонніх сил. Зовнішня частина зєднує
джерела е.р.с поза ним і являє собою
частину електричного кола без джерела.

6.Фізична
суть резистивного елементу в ел. колі.

Резистивний
це елемент електричної схеми, що
перетворює електричну енергію в теплову.
Величина опору таког елементу не
залежить від типу струму, що через нього
проникає. Електричні кола, що всвоєму
складі містять лише резистивні
елементиназиваються резистивними,
вони розраховуються за законом ома та
Законами
Кірхгофа.

7.
Фізична суть ємнісного елементу в ел.
колі.

Ємнісні
елементи – конденсатори, заряджаються
за допомогою явища поляризації
діалектриків. Протидію внутрішнього
лектричного поля змінні зовнішньому
враховують реактивним ємнісним опором:

Конденсатори використовують для
накопичення електричної енергії.
Величина енергії, що накопичується
батареєюконденсаторазалежитьвід
величинизагальної електроємності.

8.
Фізична суть індуктивного елементу в
ел. колі.

Індуктивний
елемент – катушка, обмотка якої
характерезується індуктивністю –
здатністю накопичувати мегнітну
енергію. [L]=1Гн.За
законом Лєнца в обмотці індукується
е.р.с напрям якої протидіє причині її
виникнення. Протидію е.р.с. самоіндукції
враховують інд. Реактивним опором
=L*=2πfL.

9.Дайте
характеристику джерела напруги в
лінійних ел. колах.

Джерело
напруги або генератор напруги — елемент
електричного кола, який забезпечує на
свої клемах певне значення напруги.
Ідеальне джерело напруги характеризується
певним значенням електрорушійної сили
і нульовим внутрішнім опором. Сила
струму, що протікає через таке джерело
повністю визначається колом навантаження.
I=E/R, де Е — електрорушійна сила, R —
електричний опір навантаження. Реальні
джерела напруги мають скінченні значення
внутрішнього опору.

10.Дайте
характеристику джерела струму в лінійних
ел. колах.

Джерело́
стру́му — елемент електричного кола,
який забезпечує в ньому протікання
певного електричного струму. Ідеальне
джерело струму створює в електричному
колі струм, який не залежить від
навантаження і будь-яких зовнішніх
умов. Електрорушійна сила та внутрішній
опір в такому ідеальному джерелі струму
повинні бути нескінченними і пропорційними
одне одному. Напруга на клемах ідеального
джерела струму повністю визначається
навантаженням: U = IR, де U — напруга, I —
сила струму, R — електричний опір
навантаження. Реальні джерела струму
характеризуються скінченними значеннями
електрорушійної сили і внутрішнього
опору.

studfiles.net

Електрична напруга


Ми знаємо, що електричний струм – це впорядкований рух заряджених частинок, яке створюється електричним полем, а воно при цьому здійснює роботу. Роботу сил електричного поля, що створює електричний струм, називають роботою струму. У процесі такої роботи енергія електричного поля перетворюється на інший вид енергії – механічну, внутрішню та ін.

Від чого ж залежить робота струму? Можна з упевненістю сказати, що вона залежить від сили струму, т. Е. Від електричного заряду, що протікає по ланцюгу в 1 с. У цьому ми переконалися, знайомлячись з різними діями струму (див. § 35). Наприклад, пропускаючи струм по залізній або нікелінового дроті, ми бачили, що чим більше була сила струму, тим вище ставала температура дроту, т. Е. Сильніше було теплову дію струму.

Але не тільки від однієї сили струму залежить робота струму. Вона залежить ще й від іншої величини, яку називають електричною напругою або просто напругою.

Напруга – це фізична величина, що характеризує електричне поле. Воно позначається буквою U. Щоб ознайомитися з цією дуже важливою фізичною величиною, звернемося до досвіду.

На малюнку 64 зображена електрична ланцюг, в яку включена лампочка від кишенькового ліхтарика. Джерелом струму тут служить батарейка. На малюнку 64, б показана інша ланцюг, в неї включена лампа, використовувана для освітлення приміщень. Джерелом струму в цьому ланцюзі є міська освітлювальна мережа. Амперметри, включені в зазначені ланцюга, показують однакову силу струму в обох ланцюгах. Однак лампа, включена в міську мережу, дає набагато більше світла і тепла, ніж лампочка від кишенькового ліхтаря. Пояснюється це тим, що при однаковій силі струму робота струму на цих ділянках ланцюга при переміщенні електричного заряду, рівного 1 Кл, різна. Ця робота струму і визначає нову фізичну величину, звану електричною напругою.

Напруга, яка створює батарейка, значно менше напруги міської мережі. Саме тому при одній і тій же силі струму лампочка, включена в ланцюг батарейки, дає менше світла і тепла.

Напруга показує, яку роботу виконує електричне поле при переміщенні одиничного позитивного заряду з однієї точки в іншу.

Знаючи роботу струму А на даній ділянці ланцюга і весь електричний заряд q, що пройшов по цій ділянці, можна визначити напруга U, т. Е. Роботу струму при переміщенні одиничного електричного заряду:

U = A / q

Отже, напруга дорівнює відношенню роботи струму на даній ділянці до електричного заряду, що пройшов по цій ділянці.

З попередньої формули можна визначити:

A = Uq, q = A / U.

Електричний струм подібний течією води в річках і водоспадах, т. Е. Течією води з більш високого рівня на більш низький. Тут електричний заряд (кількість електрики) відповідає масі води, що протікає через перетин річки, а напруга – різниці рівнів, напору води в річці. Робота, яку здійснює вода, падаючи, наприклад, з греблі, залежить від маси води та висоти її падіння. Робота струму залежить від електричного заряду, що протікає через перетин провідника, і від напруги на цьому провіднику. Чим більше різниця рівнів води, тим більшу роботу виконує вода при своєму падінні; чим більше напруга на ділянці кола, тим більше робота струму. В озерах і ставках рівень води усюди однаковий, і там вода не тече; якщо в електричному ланцюзі немає напруги, то в ній немає і електричного струму.

питання

Опишіть досвід, який доводить, що робота струму залежить не тільки від сили струму, але і від напруги.
Що таке електрична напруга?
Як можна визначити його через роботу струму і електричний заряд?

« Амперметр. Вимірювання сили струму

Одиниці напруги »

moyaosvita.com.ua

Как обозначается напряжение и единицы силы электрического тока

Эпоха научно-технического прогресса требует измерять всё. Электрические сети не являются исключением. Для проведения этих измерений важно знать, в каких единицах измеряется напряжение. В самой распространённой системе СИ единица измерения напряжения обозначается 1 Вольт или сокращённо – 1В. Может также обозначаться 1V. Это обозначение выбрано в честь физика из Италии Алессандро Вольта.

Вольт

Что такое электрическое напряжение

Оно не может существовать само по себе, как вес. Есть два случая, требующих его измерения:

  • Между разными узлами электрической цепи или концами проводника. 1 Вольт – это такой потенциал, при котором ток величиной 1 Ампер выделяет 1 Ватт мощности;
  • Измерение напряженности электростатического поля проводится между двумя точками поля. Единица напряжения 1 Вольт – это такой потенциал, при котором заряд 1 Кулон совершает работу 1 Джоуль.

Эффект Джозефсона

С 1990 года есть ещё одно определение электрического напряжения. Его значение связано с эталоном частоты и цезиевыми часами. При этом используется нестационарный эффект Джозефсона6 при облучении специальной матрицы излучением на частоте 10-80 ГГц на ней появляется потенциал, величина которого не зависит от условий эксперимента.

Действующее значение напряжения

Определение величины электрического потенциала между участками сети производится по количеству тепла или работе, совершённой за определённое время. Но это справедливо только для постоянного тока. Переменное напряжение имеет синусоидальную форму. В максимуме амплитуды оно максимально, а при переходе от положительной полуволны к отрицательной равно нулю.

Поэтому для расчётов используется среднее значение, которое называется «действующее значение», при расчетах приравнивающееся к постоянному той же величины.

От максимального оно отличается в 1,4 раза или √2. Для сети 220В максимальное значение составляет 311В. Это имеет значение при выборе конденсаторов, диодов и других элементов электронных схем.

Определение величины напряжения

Чем измеряется напряжение? Это производится специальным прибором – вольтметром. Он может иметь различную конструкцию, быть цифровым или стрелочным, но его сопротивление должно быть максимально возможным, а ток – минимальным. Это необходимо для того, чтобы свести к минимуму влияние прибора на сеть и потери в проводах, идущих от источника питания к вольтметру.

Вольтметр

Сеть постоянного тока

Эти измерения производятся магнитоэлектрическими приборами. В последнее время широко используются устройства с цифровым табло.

Самый простой способ – прямое подключение прибора к месту измерения. Это возможно при соблюдении ряда условий:

  • Предел измерения больше ожидаемого максимума. Если оно до начала измерений неизвестно, то следует выбрать наибольший предел и последовательно его уменьшать;
  • Соблюдение полярности подключения. При неправильном подключении стрелка отклонится в обратную сторону, а цифровое табло покажет отрицательную величину.

Если предел измерений недостаточен, то его можно расширить при помощи добавочного сопротивления. Оно может быть внешним или внутренним. Можно использовать несколько сопротивлений и переключать их для изменения предела прибора. Так устроен мультиметр.

Сеть переменного тока

Напряжение измеряется в сети переменного электрического тока приборами всех типов, кроме магнитоэлектрических. Эти устройства можно использовать, только подключив их к выходу выпрямителя.

Для увеличения предела измерения есть несколько способов. Для этого к прибору подключается дополнительно одно из устройств:

  • добавочные сопротивления;
  • при неизменной частоте сети вместо сопротивления используются конденсаторы;
  • самый распространённый вариант – применение трансформатора напряжения.

Требования к измерительным устройствам и дополнительным приспособлениям такие же, как к устройствам постоянного тока.

Схема подключения

Измерение разности потенциалов – это важный элемент наладки электрических и электронных схем, и от него зависит надёжность работы оборудования. Для того чтобы правильно их произвести, важно знать, в чем измеряется напряжение в цепях электрического тока.

Видео

Оцените статью:

elquanta.ru

Напруга. Визначення напруги


Напруга, цим терміном позначають різницю електричних потенціалів між двома точками електричного кола. Деякі неправильно вважають, що напруга – це щось таке, що рухається в ланцюзі. Але це не так. Напруга – це та сила, під дією якої в електричному ланцюзі рухаються електричні заряди, тобто протікає електричний струм. Напругу можна порівняти з ударом ключки по шайбі. Політ шайби порівняємо з протіканням струму, але удар ключки – це потенційна сила, яка викликала рух шайби. Струм і напруга взаємопов’язані, так як важлива не тільки різниця потенціалів сама по собі, а важливий і електричний струм, обумовлений цією різницею потенціалів. Тому при описі роботи електричних ланцюгів струм і напруга, як правило, фігурують разом.

Можна виділити дві групи джерел електричної енергії: джерела напруги і джерела струму. Напруга між вихідними полюсами джерела напруги не залежить або слабо залежить від струму, що віддається джерелом в зовнішній ланцюг (навантаження). У джерелах струму, навпаки, вихідний струм майже не залежить від напруги на його полюсах, яке визначається навантаженням.

Основною одиницею виміру різниці потенціалів є вольт (В). На практиці часто застосовуються похідні від основної одиниці виміру напруги. Одиниця виміру мілівольт (мВ) використовується для позначення різниці потенціалів, еквівалентної 1/1000 В. мікровольт (мкВ) становить 1/1000 мВ або 1/1000 000 В. Один кіловольт (КВ) дорівнює 1000 В, а один мегавольт (МВ) – 1 000 000 В.

Розрізняють змінну напругу і постійна напруга.

Джерело постійної напруги
Акумуляторна батарея – це типовий джерело постійної напруги. Для живлення електронних схем застосовуються переважно джерела постійної напруги. Напруга вимірюється між позитивним і негативним висновками (полюсами) джерела. Для того, щоб утворити замкнутий електричний ланцюг, в якій протікає постійний струм, полюси джерела живлення повинні бути з’єднані з висновками схеми (навантаження), яка споживає енергію від джерела, або з висновками вимірювального приладу. Вважається, що в навантаженні, підключеної до джерела живлення, струм тече в напрямку від позитивного потенціалу до негативного.

Джерело змінної напруги
Промислова електромережу – типовий джерело змінної напруги. Якщо в ланцюгах постійного напруги полярність полюсів фіксована і один з полюсів завжди позитивний, а інший негативний, то в джерелах змінної напруги полярність постійно міняється. У першій половині періоду один з полюсів має негативну полярність, а інший – позитивну. У другій половині полярності полюсів змінюються. Швидкість зміни полярності в ланцюгах змінного струму вимірюється в герцах (Гц). В нашій мережі напруга є змінним і протягом однієї секунди, 50 циклів (періодів) зміни полярності напруги. Частота мережі змінного струму (в РФ) дорівнює 50 Гц. Для прикладу, в США вона дорівнює 60 Гц.

« Електричний опір провідника

Електричний струм. Що таке електричний струм »

moyaosvita.com.ua

Напруга по Русский — Украинский-Русский Словарь

uk То тільки напруга.

OpenSubtitles2018.v3ru Просто нервничаю перед взлетом.

uk Зростання напруги призвело до війни в Юті

LDSru Растущая напряженность привела к войне за Юту

uk Тримайте мене в напрузі.

OpenSubtitles2018.v3ru Держите меня подальше от моих игрушек.

uk Після введення голок їх можуть швидко прокручувати або приєднати до джерела електричного струму низької напруги.

JW_2017_12ru Вставленные иголки могут вкрутить или подсоединить к слабому электрическому току.

uk Вона завмерла від напруги і тривоги, оскільки неподалік, за десять метрів, пасеться її дитинча.

JW_2017_12ru Она застыла в настороженной позе: ее детеныш пасется не более чем в десяти метрах от нас.

uk Намагайтесь, щоб під час читання діти не відчували напруги, а для цього створіть спокійну, невимушену і приємну атмосферу.

JW_2017_12ru Никогда не «давите» на ребенка: пусть атмосфера во время чтения будет теплой, непринужденной и приятной.

uk Напруга в цьому районі збільшилася, після нібито затопленого тайванського есмінця минулого місяця… китайськими військово-повітряними силами.

OpenSubtitles2018.v3ru Напряженность в этом районе увеличилась… после якобы подбитого тайваньского эсминца, в прошлом месяце… китайскими военно-воздушными силами.

uk У 1969 році, коли політична напруга послабилась, до Конакрі знову приїхали спеціальні піонери.

JW_2017_12ru В 1969 году, когда политическое напряжение спало, в Конакри приехали специальные пионеры.

uk Щоб освітити геополітичну напругу: #ЯкбиАфрикаБулаБаром,

TEDru Чтобы посмеяться над геополитическими проблемами:

uk В дійсності, ми були трохи стомлені через напругу дня.

LDSru Более того, мы были просто измотаны после всех мероприятий того дня.

uk Чи буде напруга стосовно іміграції,

TEDru Приведёт ли это к социальной напряжённости на новом месте,

uk І вона втілює в себе всі ці історії і всю цю напругу

TEDru И она воплощает в себе все эти истории и все это напряжение

uk Через цю хворобу вона пережила стільки критичних моментів, коли її стан був близький до смерті, що ми постійно живемо у великій напрузі, чекаючи на наступну кризову ситуацію.

JW_2017_12ru Она уже много раз была в двух шагах от смерти из-за приступов, поэтому мы живем как на вулкане, ожидая, когда придет новая беда.

uk що коли ми взаємодіяли із злочинцями, напруга вщухала.

TEDru что когда мы взаимодействовали с преступниками, пыл утих.

uk Напруга цього драматичного моменту була скинута, коли він продовжив: “Я мушу розповісти вам, що зі мною сталося.

LDSru Напряженность этого драматического момента была нарушена его следующими словами: ‘Я должен сообщить вам, что произошло со мной.

uk Ненависть породжує напругу і жорстокі конфлікти.

JW_2017_12ru Ненависть все снова и снова порождает напряженность и жестокие конфликты.

uk Я грала на піаніно, як це часто бувало, щоб зняти напругу після шкільного дня.

LDSru Как это часто бывало, я играла на фортепиано, чтобы немного отдохнуть после школы.

uk запалили їх та пропустили через них електричний струм високої напруги.

TEDru и пропустили сквозь них высокое напряжение.

uk Цей вчинок любові зняв з моєї матері стрес і напругу.

LDSru Этот добрый поступок снял напряжение и помог моей матери справиться со стрессом.

uk У багатьох країнах, що розвиваються, заможні люди будують справжні фортеці, оточують їх мурами й огорожами під високою напругою, які охороняють удень та вночі.

JW_2017_12ru Во многих развивающихся странах богатые люди превращают свои дома в настоящие крепости, возводят вокруг них стены, устанавливают ограды под током и охраняют свои жилища день и ночь.

uk Щоб визначити це, на дні штучного водоймища, де тримали акул, заховали електроди і пропустили через них струм відповідної напруги.

JW_2017_12ru С этой целью они спрятали в песке аквариума, где находилась акула, электроды и включили соответствующее напряжение.

uk Хворий потребує дедалі більшої підтримки від своєї засмученої сім’ї, яка зі всіх сил намагається йому допомогти. Але оскільки напруга зростає, контролювати емоції щораз важче й може статися несподіваний зрив.

JW_2017_12ru Но в какой-то момент чаша терпения может переполниться, и наружу выплеснутся эмоции, которые прежде удавалось сдерживать.

uk Дедалі більше людей скаржиться, що живе у постійній напрузі.

JW_2017_12ru Все больше людей живет в жесточайшем цейтноте.

uk Ми хочемо нейтралізувати напругу. Хочемо близькості.

TEDru Мы хотим снять напряжение. Мы хотим близости.

uk На думку Міхала Скальського, працівника польської клініки досліджень розладів сну, «людина, яка хронічно недосипає, перебуває в постійній напрузі».

JW_2017_12ru По словам Михала Скалского, сотрудника клиники расстройств сна в Польше, «тот, кто мало спит, находится в постоянном стрессе».

ru.glosbe.com

Напруга


Ми знаємо, що електричний струм – це впорядкований рух заряджених частинок. Воно створюється електричним полем, яке при цьому здійснює роботу. Роботу сил електричного поля, що створює електричний струм, називають роботою струму. В процесі такої роботи енергія електричного поля перетворюється в інший вид енергії – механічну, внутрішню та ін. Від чого ж залежить робота струму? Можна з упевненістю сказати, що вона залежить від сили струму, т. е. від електричного заряду, що протікає по ланцюгу на 1 ц. У цьому ми переконалися, знайомлячись з різними діями струму (див. раніше).

Наприклад, пропускаючи струм по залізниці або никелиновой дроті, ми бачили, що чим більше сила струму, тим вищою ставала температура дроту, тобто сильніше було теплова дія струму. Але не тільки від однієї сили струму залежить робота струму: вона залежить ще й від іншої величини, яку називають електричною напругою або просто напругою. Напруга – це фізична величина, що характеризує електричне поле, яке створює струм. Щоб ознайомитися з цією дуже важливою фізичною величиною, звернемося до досвіду.

На малюнку зображена електрична ланцюг, у яку включена лампочка від кишенькового ліхтарика. Джерелом струму тут служить акумулятор. На малюнку показана інша ланцюг, в неї включена лампа, яка використовується для освітлення приміщень. Джерелом струму в цьому ланцюзі є міська освітлювальна мережа. Амперметри, включені в зазначені ланцюга, показують однакову силу струму в обох ланцюгах. Однак лампа, включена в міську мережу, дає набагато більше світла і тепла, ніж лампочка від кишенькового ліхтаря. Пояснюється це тим, що при однаковій силі струму робота струму на цих ділянках ланцюга при переміщенні електричного заряду, рівного 1 Кл, різна. Ця робота струму і визначає нову фізичну величину, звану електричною напругою. Напруга, яке створює акумулятор, значно менше напруги міської мережі. Саме тому при одній і тій же силі струму лампа, включена в ланцюг акумулятора, дає менше світла і тепла.

Знаючи роботу струму А на даній ділянці кола і весь електричний заряд q, що пройшов по цій ділянці, можна визначити напругу U (так воно умовно позначається), тобто роботу струму при переміщенні електричного заряду, рівного 1 Кл: U = A/q. Отже, напруга дорівнює відношенню роботи струму на даній ділянці електричного заряду, що пройшов по цій ділянці. Електричний струм подібний течії води в річках і водоспадах, тобто подібний течією води з більш високого рівня на більш низький. Тут електричний заряд (кількість електрики) відповідає масі води, що протікає через поперечний переріз річки, а напруга – різниці рівнів, напору води в річці. Робота, яку здійснює вода, падаючи, наприклад, з греблі, залежить від маси води й висоти її падіння; робота струму залежить від електричного заряду, що протікає через перетин провідника, і від напруги на цьому провіднику. Чим більше різниця рівнів води, тим велику роботу здійснює вода при своєму падінні; чим більше напруга на ділянці кола, тим більше робота струму. В озерах і ставках рівень води усюди однаковий, і там вода не тече; якщо в електричному ланцюзі немає напруги, то в ній немає і електричного струму.

Одиниця напруги названа вольт (позначається В) на честь італійського вченого А.с Вольта, який створив перший гальванічний елемент. Вольт дорівнює такому електричному напрузі на кінцях провідника, при якому робота по переміщенню електричного заряду в 1 Кл з цього провідника дорівнює 1 Дж. 1 У = 1Дж/1Кл Крім вольта застосовують долішні і кратні йому одиниці: мілівольт (мВ) та кіловольт (кВ). 1 мВ = 0,001; 1 кВ = 1000 У. Висока (велика) напруга-небезпечно для життя. Припустимо, що напруга між одним проводом високовольтної лінії передачі і землею 100 000 У. Якщо цей дріт з’єднати якимось провідником з землею, то при проходженні через нього електричного заряду в 1 Кл буде здійснена робота, рівна 100 000 Дж. Приблизно таку ж роботу зробить вантаж масою 1000 кг при падінні з висоти 10м. Він може зробити великі руйнування. Цей приклад показує, чому так небезпечний струм високої напруги. Але обережність треба дотримуватися і в роботі з більш низькими напругами: в залежності від умов навіть напругу в декілька десятків вольт може виявитися небезпечним. Для роботи в сирому приміщенні безпечним вважають напруга до 12 В, в сухому приміщенні – до 36 Ст. У таблиці наведені напруги у вольтах, що зустрічаються на практиці.

« Амперметр: зміна сили струму

Зміна напруги »

moyaosvita.com.ua

Електричні кола постійного струму.

Загальні відомості.Система виробництва, передачі й перетворення електричної енергії в інші види енергії має в своєму складі електротехнічне обладнання — генератори, трансформатори, апарати керування та захисту, лінії електропередач та приймачі електричної енергії, що разом створюють електричну систему.

Електричним колом називається замкнутий контур, який складається з джерела струму, споживачів енергії та з’єднувальних проводів, через які протікає електричний струм (рис. 1.1). На схемах елементи електричного кола зображаються за допомогою умовних позначень згідно з державними стандартами. Електромагнітні процеси, які відбуваються в електричних колах, можна описати за допомогою електричних величин — електрорушійної сили, струму й напруги.

Електричний струм — це упорядковане переміщення електричних зарядів q у провідному середовищі під дією електричного поля. Якщо швидкість руху електричних зарядів не змінюється з часом, то струм називається постійним. Струм, який змінюється з часом за величиною і напрямом, називається змінним. Якщо миттєве значення струму повторюється через рівні проміжки часу, то він називається періодичним змінним. Струм, який змінюється за синусоїдальним законом, називається змінним синусоїдальним.

У промисловості й побуті застосовують переважно змінний струм,оскільки він має ряд істотних переваг над постійним струмом. Так, змінний струм можна трансформувати (перетворювати). Це дає змогу отримувати струм високої напруги, необхідний для передачі електричної енергії на великі відстані з найменшими втратами. Струм низької напруги застосовують для живлення різних споживачів. Електродвигуни змінного струму — основні споживачі електричної енергії в промисловості, значно простіші, економічніші та надійніші в експлуатації, ніж електродвигуни постійного струму. Величину електричного струму (силу струму) позначають літерою I, вимірюють в амперах (А). Прилад для вимірювання — амперметр

Рис.1.1 – Схема електричного кола

 

Струм з’являється в електричному колі тоді, коли на його затискачах створено різницю потенціалів (існує електричне поле вздовж ділянки кола). Різниця потенціалів між двома точками електричного кола називається напругою або спадом напруги. Напругу позначають літерою U, вимірюють у вольтах (В). Прилад для вимірювання — вольтметр. Потенціал заданої точки кола позначають літерою V з відповідним індексом, наприклад, для точок 1 і 2 потенціали V1, V2, а різниця потенціалів U12 =V1-V2. Такий запис означає, що V1>V2, за позитивний напрямок струму будь-якої ділянки кола 1—2 прийнято напрямок від точки з вищим потенціалом до точки з нижчим потенціалом, тобто на ділянці кола 1—2 напрямок струму I збігається з напрямком напруги U12.

Електрична напруга чисельно дорівнює роботі А, яка виконується джерелом електричної енергії при переміщенні заряду q в один кулон з однієї точки до іншої, наприклад, з точки 1 до точки 2:

U12=A1.2/q.

Потужність — це робота, яка виконується на дільниці кола за одиницю часу, тобто:

Р = А1.2/t = U1.2 q / t = U1.2I.

Для переміщення заряду по замкненому електричному колу джерело енергії має виконувати роботу, що чисельно дорівнює електрорушійній силі (е. р. с.) Е = А/q. Отже, потужність, яку розвиває джерело,

Р =EI.

Для підтримки струму в електричному колі джерело електричної енергії повинно забезпечувати різницю потенціалів на вхідних затискачах кола.

Елементи електричних кіл. Джерела електричної енергії поділяють на джерела постійного і змінного струму. Джерела постійного струму — гальванічні елементи, акумулятори, електромашинні генератори; джерела змінного струму — електромашинні генератори.

Електричні властивості джерела електричної енергії (генератора) характеризуються передусім його внутрішнім опором, тобто опором усіх елементів всередині генератора Rв (рис. 1.1). Може статися, що внутрішній опір Rв генератора в багато разів менший за опір зовнішньої частини Rз електричного кола. У цьому разі внутрішній опір Rв можна прийняти таким що, дорівнює нулю, тоді генератор називається джерелом напруги. Якщо Rв >0, то такий генератор є джерелом е.р.с. з послідовно ввімкненим опором Rв.

Найбільш характерними режимами роботи електричного кола при зміні опору навантаження R3 від нуля до нескінченності є:

· режим холостого ходу,

· номінальний,

· короткого замикання,

· узгоджений.

У режимі холостого ходу опір навантаження R3 = ∞, струм у колі дорівнює нулю, а напруга U на затискачах джерела електричної енергії стає найбільшою і дорівнює е.р.с.: Е.

У номінальному режимі від джерела електричної енергії відбирається номінальна потужність, яку протягом тривалого часу може розвивати генератор, не перегріваючись. Поняття номінального режиму стосується також приймача, який при перевантаженні може нагріватися до недопустимо високої температури.

Для кожного джерела й приймача номінальний режим передбачає цілком визначене навантаження, якому відповідають номінальні сили струму Iном і напруги Uном.

Важливим показником раціональної роботи джерела електричної енергії є коефіцієнт корисної дії (ККД), який визначається відношенням потужності у навантаженні до повної потужності, що виробляється джерелом електричної енергії (P1 = EI):

де ΔР = І 2 ·RВвтрати потужності джерелом енергії.

У режимі короткого замикання, коли R3 = 0, струм у колі досягає максимального значення й обмежується тільки внутрішнім опором джерела енергії:

Iк = Е/Rв , η = 0.

Для джерела електричної енергії з малим внутрішнім опором (акумулятори, електромашинні генератори) режим короткого замикання є аварійним. Для гальванічних елементів режим короткого замикання є менш небезпечним через відносно високий їхній внутрішній опір.

Узгоджений режим використовується у вимірювальних колах, в обчислювальній та інформаційній техніці, у засобах зв’язку. При цьому режимі потужність у навантаженні Р2 дорівнює різниці між потужністю джерела Р1 = ЕІ за вирахуванням внутрішніх втрат у джерелі енергії. Найбільша потужність у приймачі під час роботи в узгоджувальному режимі дорівнює половині потужності джерела енергії.

При передачі великих потужностей робота в узгодженому режимі, як правило, недопустима. У колах великої потужності неодмінною умовою є R3 >> RB, тобто забезпечення якомога більшого η.

Властивість речовини проводити електричний струм під дією електричного поля називається електропровідністю. Електропровідність залежить від концентрації носіїв зарядів: чим вища концентрація, тим більша електропровідність. Усі речовини залежно від електропровідності діляться на провідники, діелектрики та напівпровідники. Провідники характеризуються високою електропровідністю. Кращими провідниками є срібло, мідь, алюміній.

Якщо в провіднику є електричне поле, то на його заряди діють сили цього поля. Напрямок сил, які діють на позитивні заряди, збігається з напрямком поля, електрони провідності одержують додаткову швидкість, внаслідок чого настає упорядкований рух електронів в одному напрямку, тобто в провіднику з’являється струм провідності. Отже, за напрямок струму приймають напрямок, в якому переміщуються позитивно заряджені частинки. Напрямок струму в колі вказують на схемах стрілкою.

Під час проходження струму через провід вільні електрони, які переміщуються під дією сил електричного поля, зіштовхуються з атомами та молекулами проводу і гальмуються, тобто створюється протидія рухові, яка називається опором проводу. Опір позначають літерою R, вимірюють в омах. Прилад для вимірювання — омметр. Опір проводу тим більший, чим більша його довжина l (м), і тим менший, чим більший його поперечний переріз S (мм2), а також залежить вiд питомого опору ρ (Oм.м/мм2):

.

Величина, обернена опору, називається провідністю, позначається літерою g і вимірюється в сименсах (См = 1/Ом).

Опір матеріалів залежить від температури. Із зростанням температури зростає й опір матеріалів, а опір напівпровідників, електролітів та діелектриків зменшується.

Пристрій, який вмикається в електричне коло для обмеження і регулювання струму, називається резистором. Резистори бувають регулювальними і не регулювальними, дротяними і недротяними. Регулювальні дротяні резистори називаються реостатами. У дротяних резисторах струмопровідним матеріалом служить металевий дріт із сплавів з високим питомим електричним опором, а у недротяних — шар або стержень із матеріалу, що має високий питомий опір.

Опір резистора є його параметром тільки при постійному струмі. У колах змінного струму опір дротяного резистора залежить від частоти. Опір резистора, змінному струму називається активним, постійному струму — електричним.

Конденсатор складається з двох електродів (обкладинок), поділених діелектриком. Він має властивість накопичувати енергію електричного поля та утримувати на своїх обкладинках рівні за величиною та різні за знаком електричні заряди. Основна характеристика конденсатора — ємність (С), що визначається відношенням електричного заряду до різниці потенціалів між електродами:

С = q/U.

Енергія електричного поля конденсатора:

We = СU2/2.

Одиниця вимірювання ємності — фарада (Ф), тобто ємність конденсатора, заряд якого дорівнює 1 Кл при напрузі на обкладинках 1 В. Оскільки фарада — велика одиниця, то часто ємність вимірюють у мікрофарадах (1мкф =10-6 Ф) і пікофарадах (1пФ =10-12 Ф).

Промисловість випускає паперові, слюдяні, керамічні та електролітичні конденсатори.

Котушка індуктивності нагромаджує енергію магнітного поля. Струм у витках котушки створює магнітний потік, який пронизує ці витки. Добуток числа витків на величину магнітного потоку Ф називається потокозчепленням котушки: 𝛹ψ=w𝑤Ф. Коефіцієнт пропорційності L =ψ𝛹/I називається індуктивністю. Індуктивність характеризує зв’язок потокозчеплення зі струмом даного кола. Її потрібно знати для того, щоб при заданій силі струму в колі визначити магнітний потік. Одиниця індуктивності — генрі (Гн). На практиці індуктивність вимірюють у мілігенрі (1мГн=10-3 Гн) і мікрогенрі (1мкГн — 10-6 Гн).

Енергія магнітного поля котушки індуктивності (Дж) визначається роботою, яка здійснюється електричним струмом під час утворення магнітного поля:

/2.

Резистори, конденсатори і котушки індуктивності відносять до пасивних елементів електричних кіл. Опори, індуктивності та ємності відповідних пасивних елементів називаються параметрами цих елементів і характеризують властивості електричних кіл. Якщо опір електричному струму кожного з цих елементів не залежить від величини і напрямку струму або прикладеної до них напруги, тобто якщо залежність струму від напруги має лінійний характер, то ці елементи називаються лінійними, а кола з такими елементами — лінійними електричними колами.

Якщо параметри пасивних елементів залежать від струму або прикладеної напруги, то ці елементи називаються нелінійними, а кола, в яких ввімкнуто такі елементи,— нелінійними електричними колами.

Графік залежності напруги на елементі електричного кола від струму U=f(I) називається його вольт-амперною характеристикою.

Умовні позначення резисторів, конденсаторів і котушок індуктивності з лінійним (постійним і регульованим) та нелінійним опором, ємністю та індуктивністю подано на рис. 1.2.

 

 

Рис.1.2 — Умовні позначення елементів електричних кіл:

а — резисторів; б — конденсаторів; в — котушок індуктивності.

 

Основні закони електричних кіл постійного струму. Схему електричного кола з її джерелами живлення (два), вузлами (чотири), вітками (шість), контурами (три) та іншими елементами показано на рис. 1.3. Вузлом, або точкою розгалуження, називається точка електричного кола, де з’єднано три або більше проводів чи віток. Віткою електричного кола називається його дільниця, яка складається з одного або кількох елементів, з’єднаних так, що по них проходить один і той самий струм. Контур електричного кола являє собою замкнутий шлях із чотирьох віток (рис. 1.4). Основними фізичними законами, які дозволяють описати будь-які режими електричного кола, є закон Ома і закони Кірхгофа.

Відповідно до закону Ома для ділянки електричного кола сила струму на ділянці кола пропорційна напрузі та обернено пропорційна опору I = U/R

Для замкнутого електричного кола закон Ома можна подати так: сила струму прямо пропорційна електрорушійній силі Е та обернено пропорційна повному опору R= RB + R3 кола, величина якого складається з опорів внутрішньої RB та зовнішньої R3 ділянок кола, тобто

Рівняння електричного стану струмів для вузла, який часто називають першим законом Кірхгофа, формулюється так: алгебраїчна сума струмів у вузлі електричного кола в кожний момент часу дорівнює нулю, тобто:

,

при цьому струми, які спрямовані до вузла, приймають із знаком плюс, а ті які витікають з нього — із знаком мінус.

Рівняння електричного стану контуру, а його часто називають другим законом Кірхгофа, формулюється так: у замкненому контурі електричного кола алгебраїчна сума е.р.с. дорівнює алгебраїчній сумі падіння напруг на всіх ділянках контуру, тобто:

.

При складанні рівнянь за другим законом Кірхгофа е.р.с. записується зі знаком «+», якщо її напрямок збігається з напрямком довільно вибраного обходу контуру. В іншому разі е.р.с. записується зі знаком «-». Спад напруги на опорах записується зі знаком «+», якщо напрямок струму в опорі збігається з напрямком обходу.

Наприклад, у схемі на рис. 1.4 рівняння електричного стану контуру 1 —2 — 3 — 4 має такий вигляд.

.

    
  
 

 
 

Рис.1.3 — Схема замкнених кіл. Рис.1.4- Контур електричного

кола

 

Розрахунок простих електричних кіл. Простими електричними колами називаються кола з одним джерелом енергії. При цьому приймачами можуть бути декілька резисторів, ввімкнених послідовно й паралельно. Якщо відомі е.р.с. генератора, його внутрішній опір і опір резисторів, то струми в усіх вітках можна знайти, використовуючи метод перетворення (згортання).

Метод перетворення полягає в заміні груп послідовно й паралельно зв’язаних резисторів еквівалентним Rе. Потім за рівнянням стану простого контуру знаходять струм у нерозгалуженій частині кола, а далі за допомогою перетворення знаходять струми в усіх вітках заданого кола.

Послідовне з’єднання резисторів. Якщо декілька резисторів (або приймачів електричної енергії) з’єднані один з одним без розгалужень (рис. 1.5) і по них протікає один і той самий струм, то вони утворюють одну вітку, і з’єднання резисторів називається послідовним.

Відповідно до закону Ома напруги на резисторах позначаються виразами:

; , звідки
.

Напруги на резисторах можна визначити і через різницю потенціалів на їхніх затискачах, тобто

.

Рис. 1.5 — Нерозгалужена ділянка електричного кола

 

Якщо почленно скласти праві й ліві частини наведених рівнянь, одержимо:

=

тобто сума напруг на послідовному з’єднанні резисторів дорівнює напрузі на затискачах кола.

Ряд послідовно з’єднаних резисторів можна замінити еквівалентним з опором r, величина якого при незмінній напрузі на затискачах з’єднання не повинна спричиняти зміни напруги в колі.

Поділивши на величину струму праву й ліву частини рівняння:

,

одержимо:

Отже, еквівалентний опір ряду послідовно з’єднаних резисторів дорівнює сумі їхніх опорів.

Паралельне з’єднання резисторів. Це таке з’єднання, при якому до одних і тих самих двох вузлів електричного кола (рис. 1.6) приєднано декілька резисторів.

Рис. 1.6 — Паралельне з’єднання резисторів.

 

Оскільки резистори приєднано до двох вузлів і кожний із них перебуває під однаковою напругою, то за законом Ома струми в резисторах визначаються за формулами:

а загальний струм:

,

звідки, розділивши праву і ліву частину рівняння на U:

тобто струми в паралельних вітках із резисторами розподіляються обернено пропорційно їхнім опорам.

Ряд паралельно з’єднаних резисторів можна замінити еквівалентним з опором r, значення якого при тій самій напрузі на затискачах з’єднання повинно бути таким щоб струм в еквівалентному резисторі дорівнював сумі струмів в окремих вітках :

Рис. 1.7. Паралельне з’єднання двох резисторів.

Еквівалентний опір кола з двома паралельно з’єднаним резисторами (рис.1.7) визначається за формулою

Через те, що напруга на паралельних вітках однакова, то при паралельному з’єднанні приймачів енергії та заданій напрузі режим роботи кожного з них не впливає на режим роботи інших.

Споживачі електричної енергії – електродвигуни, лампи розжарювання, електропечі, — які розраховані на роботу з незмінною номінальною напругою, з’єднуються паралельно один з одним.

Змішане з’єднання резисторів. Змішаним називається послідовно-паралельне з’єднання резисторів або ділянок кола, кожна з яких у свою чергу може складатися з послідовно або паралельно з’єднаних резисторів (рис. 1.8.).

Рис. 1.8 — Змішане з’єднання резисторів (а), спрощене (б) та

еквівалентна схема (в).

 

Щоб розрахувати схеми зі змішаним з’єднанням резисторів, треба спочатку умовно замінити паралельне з’єднання резисторів еквівалентним, а потім розрахувати коло з послідовним з’єднанням.

Паралельне з’єднання джерел енергії. Це з’єднання застосовують тоді, коли потрібно одержати загальний струм, більший за струм одного джерела. Таке з’єднання джерел енергії використовують при однакових е.р.с. усіх джерел з’єднання. При паралельному з’єднанні струми окремих джерел енергії додаються.

 

Контрольні запитання

1. Що називають електричною системою ?

2. З чого складається електричне коло ?

3. Що таке електричний струм, напруга, е.р.с., електричний опір? Як позначають ці фізичні величини ?

4. Сформулюйте закон Ома.

5. Що таке потужність електричного кола ?

6. Сформулюйте 1 закон Кірхгофа.

7. Сформулюйте 2 закон Кірхгофа.

8. Як позначають резистори, конденсатори, котушки індуктивності, джерела енергії? Яке їхнє призначення ?

9. Дайте порівняльну характеристику послідовного і паралельного з’єднання споживачів електричної енергії.

 

Похожие статьи:

poznayka.org