Понятие о токе, напряжении и сопротивлении

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Общие сведения

Все физические тела состоят из молекул, являющихся мельчайшими частицами данного вещества и обладающих его свойствами.

Молекулы образуются из атомов. Простые вещества состоят из атомов одного и того же вещества

Молекулы сложных веществ состоят из атомов различных химических элементов. Например, молекула воды состоит из атомов водорода и кислорода.

Атом состоит из ядра, имеющего положительный заряд, вокруг которого по замкнутым орбитам вращаются электроны, имеющие отрицательный заряд. Атомы разных веществ имеют разное количество электронов. Например, атом водорода - 1, а атом меди - 29. В состоянии равновесия атом не проявляет электрических свойств, т.к. суммарный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду ядра и поэтому является нейтральным.

Под влиянием внешних сил атом может терять или приобретать электроны. Теряя электроны, атом заряжается положительно. Приобретая электроны, атом заряжается отрицательно.

Электроны, которые слабо связаны с ядром атома и могут покидать свои орбиты, носят названия свободных электронов.

Чем больше свободных электронов у атомов данного тела, тем оно лучше проводит ток, такие тела называют проводниками.

К проводникам относятся все металлы, графит, уголь.

Изоляторамии диэлектрикаминазывают тела, у которых электроны прочно связаны с ядром атома и поэтому не имеют свободных электронов (воздух, пластмассы, слюда, стекло, резина, фарфор, мрамор, эбонит, асбоцемент и др.).

Полупроводники- это тела, у которых появляются свободные электроны при определенных условиях (удар, облучение, нагрев и т.д.).

На границе соприкосновения проводника и полупроводника образуется запирающий слой, через который электроны протекают только в одном определенном направлении. Свойство односторонней проводимости полупроводников используется для создания выпрямителей, преобразующих переменный ток в постоянный.

К полупроводникам относятся: селен, кремний, германий, теллур, закись меди и т.д.

Понятие о токе, напряжении и сопротивлении

Электрическим токомназывается строго направленное движение свободных электронов под действием сил электрического поля. Электрический ток по проводнику течет со скоростью 300 000 км /сек.

Мерой электрического тока является сила тока

I= q/t (А) Ампер

q- количество электрических зарядов, протекающих через поперечное сечение проводника в единицу времени (Кулон), t- время в (сек.)

Ток бывает: постоянным, пульсирующим и переменным.

Постоянный ток- это такой ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению.

Пульсирующий ток- это такой ток, который периодически изменяется только по величине.

Переменный ток- это такой ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению.

Прибор для измерения тока называют амперметром.

Электродвижущей силой (ЭДС)называют разность потенциалов между зажимами источника тока при разомкнутой внешней цепи. Измеряется в вольтах и обозначается буквой Е.

Напряжениемназывается разность потенциалов между двумя точками замкнутой цепи при протекании по ней электрического тока. Измеряется в вольтах V, kV и обозначается буквой U.

Прибор для измерения напряжения называют вольтметром.

Электрическая цепьсостоит из внешней и внутренней частей. Внутреннюю часть цепи составляет источник напряжения, (генератор).

Сопротивлениемназывают препятствие, которое оказывает проводник прохождению через него электрического тока. Измеряется в Омах, кОм, МОм и обозначается буквой R.

Прибор для измерения сопротивления называют Омметром.

Сопротивление проводника зависит прямо пропорционально от его длины L, удельного сопротивления (р) и обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника S. Математически эта зависимость выражается формулой:

R = pL/S Ом,

где R - сопротивление проводника в Омах

L - длина проводника в метрах

S - площадь поперечного сечения в миллиметрах квадратных мм² р - (ро) удельное сопротивление проводника, характеризующее качество Ом мм²/М

наименьшее сопротивление имеет серебро

Величина обратная сопротивлению носит название проводимость проводника

G = 1/R (Сименс)сокращенно Сим.

Кроме того сопротивление проводника прямо пропорционально зависит от температуры t°C.

Закон Ома

Величина силы токадля данной цепи прямо пропорциональна напряжению на концах данного участка цепи и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка:

I = U/R,

где I - сила тока на участке (А); U - напряжение на участке (В); R - сопротивление этого участка (Ом). Зная напряжение и силу тока, можно определить сопротивление

R = U/I

Закон Кирхгофа (первый)

Точка, в которой соединяются три и более проводов, называется узловой.

I₁ и 1₄ - токи подходящие к узлу; I₂, I₃, I₅ - токи, отходящие от узла; По закону Кирхгофа сумма токов, подходящих к узлу, равна сумме токов отходящих:

I₁+ I₄= I₂ + Iз + I₅

Работа, мощность и тепловое действие электрического тока

При прохождении по цепи ток совершает работу, при этом электроэнергия источника тока превращается в другие виды энергии (механическую, тепловую и т.д.)

Работа электрического токавыражается формулой

А = q U, где q - количество электрических зарядов;

U - напряжение.

Используя значение тока I = q/t и выразив q = I t получим, что А = UIt ватт-секунд (вт-сек) или ват-час (вт-ч), (квт-ч).