Электрическое поле, его характеристики

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКи

Электрическое поле – это пространство вокруг заряженного тела или заряда, в котором присутствует (обнаруживается) действие сил на пробный заряд, помещенный в это пространство.

Характеристики электрическогополя:1. Напряженность (Е) электрического поля характеризует интенсивность поля в точке. Т.е. напряженность каждой точки электрического поля характеризуется силой, с которой поле действует на единицу заряда. [В/м]

2. Поток вектора напряженности – произведение напряженности электрического поля E и площадки S, перпендикулярной к ней.

[В·м]

3. Электрический потенциал (φ) величина, численно равная работе, которую совершает поле, перемещая пробное тело, обладающее единичным положительным зарядом , [В]

ЭЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Электрический ток – это явление упорядоченного (направленного) перемещения заряженных частиц в проводнике под действием электрического поля.

Плотность тока – отношение величины тока в проводнике к площади его поперечного сечения , [А/мм²]

Возможность совершения работы на перемещение заряженных частиц из одной точки в другую называется электрическим напряжением , [В]. Напряжение между двумя точками равно разности потенциалов этих точек.

Энергия, затраченная на перемещение единицы положительного заряда на каком-либо участке замкнутой цепи, характеризует напряжение или падение напряжения на этом участке (внутреннем или внешнем). , [В]

ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ УЧАСТКА ЦЕПИ

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна падению напряжения на этом участке и обратно пропорциональна его сопротивлению. , [А]

Электрическое сопротивление – это противодействие, которое оказывает проводник, протекающему по нему току. , [Ом]

Сопротивление зависит от длины проводника l, площади поперечного сечения S и материала проводника ρ Удельное сопротивление ( ) – это сопротивление проводника из данного материала длиной 1 м площадью поперечного сечения 1 мм² при температуре 20 ºС, которое зависит от свойства материала проводника. [ ]

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ РЕЗИСТОРОВ, ОСОБЕННОСТИ

Последовательным соединением резисторов называют соединение, при котором через все участки цепи проходит один и тот же ток

Общее (эквивалентное) сопротивление последовательно включенных сопротивлений равно сумме этих сопротивлений: R_ЭКВ=R₁+R₂+R₃

Напряжение на зажимах цепи складывается из напряжений на отдельных участках: U=U₁+U₂+U₃

Напряжение на отдельных участках цепи по закону Ома: U₁=IR₁, U₂=IR_2, U₃=IR₃

При последовательном соединении резисторов на большем сопротивлении тратится большая мощность: P=UI=I²R, Вт

Сила тока в цепи определяется по закону Ома и равна силе тока на отдельных участках данной цепи:

ЗАКОНЫ КИРХГОФА

Первый закон Кирхгофа:

Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю: Σ I=0

Узел – место соединения трех и более ветвей

Ветвь – участок электрической цепи, по которому проходит ток одного и того же значения и направления.

Токи, втекающие в узел принято считать положительными со знаком «+», токи, вытекающие из узла – отрицательные, со знаком «-».

Второй закон Кирхгофа:

Алгебраическая сумма ЭДС в любом замкнутом контуре электрической цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на сопротивлениях, входящих в этот контур: Σ Е = Σ U = Σ IR

Контур – замкнутая электрическая цепь, образованная одной или несколькими ветвями.

ВЗАИМНАЯ ИНДУКТИВНОСТЬ

Если две или несколько катушек расположить так, что магнитный поток одной из них пронизывает витки остальных, то какие катушки называют магнитосвязанными.Если по первой катушке (W₁), из двух магнитосвязанных, пропустить ток i₁, то он создает в этой катушке магнитный поток Ф₁, часть которого Ф₁₂ пронизывает витки второй катушки (W₂), создавая потокосцепление ψ₁₂=Ф₁₂·W₂. Часть магнитного потока Ф₁ рассеивается Ф_р.Если по второй катушке (W₂) проходит ток i₂, то он создает в ней магнитный поток Ф₂, часть которого Ф₂₁ пронизывает витки первой катушки (W₁), создавая потокосцепление ψ₂₁=Ф₂₁·W₁.Для двух магнитосвязанных катушке отношение - есть величина постоянная, которая называется взаимной индуктивностью этих катушек.

Взаимная индуктивность М (Гн - генри) – это параметр магнитосвязанных проводников, контуров или катушек.Взаимная индуктивность двух магнитосвязанных катушек пропорциональна произведению числа витков этих катушек и зависит от габаритов и материала магнитопровода, на котором расположены эти катушки: , где μ₀=4π·10 ^{- 7} Гн/м – абсолютная магнитная проницаемость вакуума (магнитная постоянная); μ – относительная магнитная проницаемость; μ₀·μ = μ_а – абсолютная магнитная проницаемость среды; l – общая длина магнитопровода; S – сечение магнитопровода.

Каждая из магнитосвязанных катушек обладает индуктивностью, произведение которых будет равно: L₁·L₂ = М², следовательно, при отсутствии рассеяния величина взаимной индуктивности М = .

В общем случае: М = К , К – коэффициент связи, который показывает, какая часть созданного катушками магнитно потока пронизывает одновременно обе магнитосвязанные катушки. Коэффициент связи может изменяться от нуля до единицы: при отсутствии рассеяния магнитного потока К=1, а при отсутствии магнитной связи К=0.

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ

В этом случае линейный провод А непосредственно соединяется с нейтральной точкой приемника, поэтому напряжение на фазе А приемника падает до 0, а на фазе В и фазе С увеличивается до линейного напряжения, то есть , ,

Нейтральная точка совпадает с точкой А.

При коротком замыкании фазное напряжение неповрежденных фаз увеличивается до U_Л, поврежденной фазы – падает до 0.

ОБРЫВ ФАЗЫ

Рассматриваем обрыв фазы А при симметричной нагрузке двух других фаз, при этом сопротивление фазы А равно бесконечности ( = ).

В этом случае после обрыва, Z_В и Z_С становятся последовательно соединенными и находятся под линейным напряжением U_ВС. Падение напряжения на них будут одинаковые и равны половине U_ВС, то есть

Следовательно, нейтральная точка окажется посередине отрезка ВС. Соединив точку с вершинами треугольника АВС, получим вектора фазных напряжений

_А, _В,_С

Рассмотрим треугольник ( =90˚)

( А = 30˚)

- ?

→ →

следовательно, поврежденной фазы увеличилось в раз

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ТРЕУГОЛЬНИКА РЕЗИСТОРОВ В ЭКВИВАЛЕНТНУЮ ЗВЕЗДУ

Из треугольника в звезду:

Из звезды в треугольник:

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКи

Электрическое поле – это пространство вокруг заряженного тела или заряда, в котором присутствует (обнаруживается) действие сил на пробный заряд, помещенный в это пространство.

Характеристики электрическогополя:1. Напряженность (Е) электрического поля характеризует интенсивность поля в точке. Т.е. напряженность каждой точки электрического поля характеризуется силой, с которой поле действует на единицу заряда. [В/м]

2. Поток вектора напряженности – произведение напряженности электрического поля E и площадки S, перпендикулярной к ней.

[В·м]

3. Электрический потенциал (φ) величина, численно равная работе, которую совершает поле, перемещая пробное тело, обладающее единичным положительным зарядом , [В]