Электрическое напряжение (U)

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ

«Т Е Х Н И Ч Е С К А Я Ш К О Л А»

ПОСОБИЕ ПО ИЗУЧЕНИЮ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ВАГОНОВ МЕТРОПОЛИТЕНА

Санкт – Петербург

Год

Основные понятия электротехники

Природа электричества

Все вещества в природе состоят из мельчайших частиц, называемых молекулами. Молекулы состоят из атомов. Атом состоит из ядра, окруженного оболочкой, которая образуется из постоянно движущихся с большой скоростью мельчайших частиц - электронов. Ядро состоит из протонов и нейтронов. В разных атомах содержится различное количество протонов, электронов и нейтронов.

Электроны, вращающиеся на внешней орбите, обладают максимальной энергией, называются валентными, и вступают в химические связи с другими атомами.

Основной причиной удержания электронов вокруг ядра является то, что ядра и электроны имеют электрический заряд - положительный "+" и отрицательный "-". При взаимодействии электрических зарядов между ними возникают силы притяжения или силы отталкивания. Одноименные заряды - отталкиваются, разноименные - притягиваются.

Рис. 1.1. Силы притяжения и отталкивания

Атом в целом электрически нейтрален. Если в результате каких-либо действий (нагревание) атом теряет или приобретает электрон, то такой атом становится электрически заряженным, т.е. приобретает электрические свойства.

Вещество, приобретая электроны, приобретает отрицательный заряд; при потере электронов вещество приобретает положительный заряд.

Движение электронов, или положительных, или отрицательных ионов, от одного вещества к другому, называется электрическим током.

В системе СИ количество электричества измеряется в кулонах (Кл).

I Кл=6,29.10¹⁹ электронов.

I Кл также называютI А·сек, т.е. при токе в I A в сек проходит количество электричества I Кл.

Вокруг каждой заряженной частицы существует электрическое поле. Электрическое поле обладает энергией, которая проявляет себя в виде сил, действующих на заряженные тела, находящиеся в поле.

Электрическое поле изображается в виде силовых линий:

Рис. 1.2. Электрическое поле зарядов различного знака

Электрический потенциал (φ)

Если в электрическом поле положительного заряда Q в точке (.) М находится другой заряд "q", то на заряд "q" действует сила F

F=E·q, гдеE- напряженность электрического поля.

Рис. 1.3. Сила, действующая на заряд в электрическом поле

Под действием этой силы заряд "q" перемещается за пределы поля, то есть совершается работа за счет энергии совместного поля зарядов (W), которая убывает.

Отношение энергии поля W_м к величине заряда "q" в данной точке называется электрическим потенциалом данной точки электрического поля.

φ_м=W_м/q

Электрическое напряжение (U)

При перемещении заряда силами поля из точки М в точку Н совершается работа (А).

A = W_м - W_н =φ_м · q - φ_н q = q (φ_м-φ_н) = q · U

Разность потенциалов двух точек электростатического поля называется электрическим напряжением и обозначается буквой U

U=φм-φн

U=A/q

Единица измерения напряжения - Вольт:

1 B=1 Дж/1 Кл

В технике используются более мелкие единицы измерения напряжения U

• тысячная доля - милливольт. 1 мВ = 10^-3 В
• миллионная доля - микровольт. 1мкВ = 10^-6 В

более крупная единица измерения - киловольт. 1 кВ = 1000 В = 10³ В.