Основные сведения о строении вещества и физической природе электричества
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА.
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ
для подготовки групп электромонтёров СЦБ
| Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии № 1 «___»_______________2014г. ______________ Фролкова Т.Н. |
Автор:
преподаватель Екатеринбургского учебного центра № 1 Складнева З.И.
Данный опорный конспект предназначен для подготовки групп электромонтёров СЦБ по предмету «Электротехника».
В опорном конспекте рассмотрены вопросы строения вещества, физической природы возникновения электрического и магнитного полей, схемы соединения проводников, законы Ома и Кирхгофа для электрических цепей, схемы соединения цепей электрического тока, принцип работы машин постоянного и переменного тока.
Оглавление_Toc393763351
Тема 1. Электрический ток. 4
1.2. Электрическое поле и его основные характеристики. 5
1.3. Электрический ток и его основные характеристики. 7
1.4. Электрическая цепь. 11
1.5. Законы Кирхгофа. Способы соединения потребителей. 13
1.6. Режимы работы электрической цепи. 15
1.7. Работа и мощность электрического тока. 17
Тема 2. Электромагнетизм.. 19
2.1. Магнитное поле и его основные характеристики. 19
2.2. Магнитное поле проводника с током.. 20
2.3. Магнитные свойства веществ. 23
2.4. Магнитная цепь. 24
2.5.Электромагнитная индукция. Самоиндукция. Взаимоиндукция. 26
Тема 3. Переменный ток. Электрические цепи переменного тока. 30
3.1. Получение переменного тока и его основные характеристики. 30
3.2. Виды сопротивлений в цепях переменного тока. 33
3.3. Конденсаторы. Ёмкость в цепи переменного тока. 36
Тема 4. Химические источники тока. 39
4.1. Принцип работы гальванических элементов. 39
4.2. Кислотные и щелочные аккумуляторы.. 40
4.3. Способы соединения аккумуляторов в батарею.. 44
4.4. Основные характеристики аккумуляторов. 45
Тема 5. Электрические машины постоянного тока. 47
5.1. Принцип действия генератора постоянного тока. 48
5.2. Принцип действия электродвигателя постоянного тока. 50
5.3. Основные части электрических машин. Реакция якоря. 52
5.4. Коммутация и способы её улучшения. 55
5.5. Способы возбуждения электродвигателей. Пуск электродвигателей постоянного тока. 58
Тема 6. Электрические машины переменного тока. 60
6.1. Вращающееся магнитное поле. 60
6.2. Принцип действия синхронной машины.. 61
6.3. Принцип действия асинхронной машины.. 66
6.4. Асинхронный расщепитель фаз. 69
Тема 7. Трансформаторы и реакторы.. 72
7.1. Назначение, принцип работы и устройство трансформатора. 72
7.2. Назначение, принцип действия, устройство реактора, магнитного усилителя и стабилизатора напряжения. 74
Тема 8. Полупроводниковые приборы.. 79
8.1. Электропроводность полупроводников. Электронно-дырочный переход. 79
8.2. Полупроводниковый диод (вентиль) 80
8.3. Транзисторы.. 83
8.4. Тиристор. 85
Тема 9. Электронные и ионные приборы.. 89
Тема 10. Интегральные микросхемы.. 91
Тема 11. Выпрямители. 95
11.1. Схема выпрямления однофазного тока. 95
11.2. Сглаживающие фильтры.. 98
Тема 12. Усилители. 101
Тема 13. Основы импульсной техники и радиотехники. 116
Тема 14. Импульсные генераторы и реле. 122
Тема 15. Электрические измерения. 139
Тема 16. Электроизмерительные приборы.. 141
Тема 1. Электрический ток
Основные сведения о строении вещества и физической природе электричества
Все тела состоят из отдельных очень малых частиц – атомов и молекул (рис.1.1). Атомов свыше 100 видов, они различаются массой и химическими свойствами.
Рисунок 1.1. Атом гелия а) и кислорода б)
Упрощенно атом можно представить в виде ядра, окруженного оболочкой из постоянно движущихся с большой скоростью электронов. Ядро состоит из:
· протонов;
· нейтронов.
Ядро и электроны обладают электрическими зарядами:
· протоны имеют положительный заряд;
· электроны – отрицательный;
· нейтроны – нейтральны, не имеют заряда.
Масса протона равна массе нейтрона, масса электрона = 1/1836 массы ядра водорода.
Электроны располагаются вокруг ядра несколькими слоями (оболочками, уровнями) на очень большом, по сравнению со своими размерами, расстоянии. Оболочки обозначаются латинскими буквами K, L, M, N (рис. 1.2).
Рисунок 1.2.
Схематическое изображение атомов меди
Электроны, расположенные на внешней оболочке, называются валентными. Они слабее связаны с ядром, чем электроны, находящиеся на ближних к ядру орбитах. Ими определяется способность атомов данного элемента вступать в химические связи, а также электропроводность различных материалов.
Электроны, потерявшие связь с атомами и перемещающиеся в пространстве между ними, называются свободными.
Любой электрический заряд может производить работу, которая выражается в притяжении или отталкивании другого заряда.
Атомы, потерявшие часть своих электронов, становятся положительно заряженными. Они называются положительными ионами.
Атомы, получившие избыточные электроны, становятся отрицательно заряженными и называются отрицательными ионами.
Процесс отталкивания или присоединения электронов называется ионизацией. Ионизация возникает только при сообщении атому определенного количества дополнительной энергии: в виде тепла, облучения и т.д.
Заряд является статическим электричеством, т.к. электроны и протоны находятся в состоянии покоя (нет направленного движения).
Наибольшая энергия требуется для освобождения свободных электронов.
Когда атомы соединяются, образуя молекулу, меняется движение валентных электронов. Они являются источниками энергии, выделенной при соединении атомов. Но энергия почти невесомых электронов очень мала. Основная громадная сила, скрытая в атоме – это энергия сил сцепления (взаимодействия) частиц ядра.
Электричество содержится во всех веществах в виде электронов и протонов. Обе частицы имеют одинаковое количество заряда, но противоположной полярности. В зависимости от того, какие частицы оказываются в избытке – электроны или протоны, оно заряжается положительно или отрицательно.
Обычно, атом химических элементов электрически нейтрален: общий отрицательный заряд электрона равен положительному заряду ядра.
За единицу измерения электрических зарядов принят кулон (к). В одном кулоне 6,28∙1018 электронов (миллион умножить на миллион и ещё раз на миллион).
Контрольные вопросы
1. Из чего состоят все тела?
2. Как заряжены электроны?
3. Чем различаются атомы?
4. Какие электроны называются валентными?
5. Какой заряд имеет атом?
6. Как располагаются электроны вокруг ядра?
7. Какие электроны называются свободными?
8. Из чего состоит ядро?
9. Как заряжены нейтроны?
10. Что сильнее связано с ядром, протоны и нейтроны или валентные электроны?
11. Как заряжены протоны?
12. Какие ионы называются отрицательными?
13. Какие ионы называются положительными?
14. Назовите единицы измерения электрических зарядов.
15. Что такое ионизация?
16. Какое условие должно выполняться для возникновения процесса ионизации?
17. Какие заряды притягиваются?
18. Какие заряды отталкиваются?