Тема 1.3 Электромагнетизм и электромагнитная индукция.

ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

 

Тема 1.1 Электрическое поле.

Понятие об электрическом поле. Электрические заряды. Взаимодействие точечных зарядов. Закон Кулона. Основные понятия и определения электрического поля: напряженность, потенциал, электрическое напряжение. Электростатическое поле. Однородное поле.

Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектрика. Диэлектрическая проницаемость: абсолютная и относительная. Электрический пробой диэлектрика. Краткие сведения об основных электроизоляционных материалах.

Электрическая емкость проводника. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Соединение конденсаторов в батареи.

 

Литература: [1],с. 9-23; [4],с.13-31.

 

Методические указания.

При изучении данной темы следует обратить внимание на взаимную связь между электрическим полем и электрическим зарядом, изучить силовую и энергетическую характеристики электрического поля, физическую сущность понятий «напряженность поля».

Рассмотреть определение электрической емкости батареи при различных способах соединения конденсаторов.

Изучить классификацию материалов по их способности проводить электрический ток и отметить свойства сверхпроводящих материалов.

 

Вопросы для самоконтроля.

1. Изобразите картину электрического поля положительного точечного заряда. В каком направлении станет перемещаться пробный отрицательный заряд, помещенный в такое поле?

2. Какое поле называют электростатическим?

3. Что такое напряженность электрического поля?

4. Что называют напряжением между двумя точками поля? Раскройте связь между напряженностью поля и напряжением.

5. Дайте определение потенциала.

6. Напишите формулу для определения емкости плоского конденсатора.

7. Перечислите основные типы диэлектриков: газообразных, жидких и твердых.

8. Какие типы диэлектриков используются в электрических аппаратах и электрических машинах?

9. Единицы измерения параметров электростатического поля.

Тема 1.2 Электрические цепи постоянного тока.

Электрический ток; разновидности электрического тока. Электрическая цепь, ее основные элементы; условные обозначения основных элементов электрических цепей. Электродвижущая сила источника питания и напряжение на его зажимах. Направление, величина и плотность электрического тока.

Электрическая проводимость и сопротивление проводников. Удельное сопротивление и удельная проводимость. Зависимость сопротивления от температуры. Закон Ома для участка и всей цепи.

Работа и мощность электрического тока. Преобразование электрической энергии в тепловую. Предельно допустимый (номинальный) ток в проводе. Основные проводниковые материалы, их характеристика. Использование теплового действия тока в сварке.

Последовательное, параллельное и смешанное соединение сопротивлений; электрические параметры этих соединений. Электрическая линия. Потери напряжения и мощности в проводах электрической линии.

Методические указания

В этом разделе необходимо усвоить основные понятия, характеризующие: электрический ток, ЭДС, напряжение, плот­ность тока, электрическое сопротивление и проводимость вещества, а также усвоить условные графические изображения элемен­тов электрической цепи.

Особое внимание следует обратить на изучение основных законов электрических цепей - Ома, Кирхгофа, Джоуля-Ленца, и их практическое применение. Особо отметить использование теплового действия тока в сварке.

Вопросы для самоконтроля.

1. Что называют электрическим током?

2. Дайте определение электродвижущей силы источника и напряжения на его зажимах.

3. Напишите закон Омадля всей цепи и для одного ее участка: внешнего и внутреннего.

4. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа, запишите их математическое выражение.

5. Что называется последовательным, параллельным и смешанным соединением резисторов? Каковы особенности и параметры каждого вида сое­динений?

6. Напишите формулы для определения мощности.

7. Какое явление называют коротким замыканием цепи? Как защи­тить цепь от тока короткого замыкания?

 

Тема 1.3 Электромагнетизм и электромагнитная индукция.

Магнитное поле электрического тока. Основные свойства и характеристики магнитного поля: магнитодвижущая сила, напряжен­ность магнитного поля; магнитная проницаемость (абсолютная и относительная), магнитная индукция, магнитный поток, магнитное напряжение. Физическая сущность этих величин и их размерность. Закон полного тока. Проводник с током и контур с током в магнитное поле. Пра­вило левой руки. Взаимодействие магнитных полей токов, протека­ющих по параллельным проводникам. Магнитное поле катушки с то­ком Магнитные свойства материалов.

 Ферромагнетики, парамагнети­ки, их свойства и применение. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы.

Электромагнитнаяиндукция. Электродвижущая сила (ЭДС), индуктируемая в прямолинейном проводнике и в контуре. Правило правой руки.

Закон электромагнитной индукции. ЭДС индукции в катушке. Потокосцепление. Закон Ленца.

Вихревые токи, их использование. Способы уменьшения вихревых токов.

 

 

Методические указания

При изучении этой темы необходимо усвоить все основные понятия, характеризующие магнитное поле: магнитную индукцию, магнитный поток, магнитную постоянную, магнитную проницаемость вещества, напряженность магнитного поля, намагничивающую силу. Изучить взаимодействие электрического и магнитного полей. Особое внимание необходимо обратить на взаимное преобразование механической и электромагнитной энергии на основе электромагнитной индукции в машинах, аппаратах и приборах, так как это служит основой для изучения электрических машин и трансформаторов. Необходимо изучить и правильно толковать закон Ленца.

 

Вопросы для самоконтроля.

1. Что называют магнитным полем?

2. Приведите определение основных магнитных величин и их единиц измерения; индукции, магнитного потока, напряженности, абсолютной магнитной проницаемости, магнитной проницаемости, намагничивающей силы.

3. Сформулируйте правило левой руки. В каких случаях оно применя­ется?

4. Сформулируйте правило правой руки.

5. В чем заключается явление гистерезиса и почему происходят потери мощности в сердечнике?

6. Сформулируйте принцип электромагнитной индукции.

7. Сформулируйте закон Ленца.

8. Поясните сущность явления самоиндукции.

9. Поясните принцип возникновения вихревых токов в стальных магнитопроводах электрических машин и трансформаторов. Какое влияние оказывают эти токи на работу машин?