Слайд 2
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
- это отрасль науки и техники, связанная
с применением электрических и магнитных явлений,
охватывает вопросы получения,
преобразования и использования электрической энергии в практической деятельности человека.
Слайд 3
Термины и определения основных понятий в области электротехники
установлены
ГОСТ Р 52002-2003 «Электротехника. Термины и определения основных
понятий». - М.: Госстандарт России, 2003 г.
Слайд 4
Электрическая цепь –
совокупность устройств и объектов, образующих
путь для электрического тока,
электромагнитные процессы в которых могут
быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, электрическом токе и электрическом напряжении.
Слайд 5
Схема электрической цепи
- это её графическое изображение, содержащее
условные обозначения элементов цепи и показывающее соединения этих элементов.
Слайд 7
Схема замещения –
это расчетно-математическая модель электрической цепи,
содержащая идеализированные пассивные и активные элементы.
Слайд 8
Топологические параметры схем
ВЕТВЬ - это участок электрической цепи,
по которому протекает один и тот же ток
УЗЕЛ
- это место соединения не менее трех ветвей электрической цепи.
Место, где объединены две ветви, называют соединением
КОНТУР ветвей- это замкнутый участок цепи.
Линейно независимые контуры отличаются друг от друга хотя бы одной новой ветвью
Слайд 11
Источник электрической энергии – активный элемент электрической цепи,
в котором преобразуются различные виды энергии (механическая, тепловая, световая
и другие) в электрическую.
Слайд 12
Электрические генераторы – преобразуют механическую энергию в электрическую;
Аккумуляторы
и гальванические элементы – преобразуют химическую энергию в электрическую;
Солнечные
элементы – преобразуют световую энергию в электрическую;
Термоэлементы – преобразуют тепловую энергию в электрическую
Слайд 13
Приемники энергии (нагрузка) – это пассивные элементы, в
которых электрическая энергия преобразуется в другие виды:
механическую (электродвигатели)
тепловую (нагревательные
элементы)
световую (люминесцентные лампы)
Слайд 14
Вспомогательные элементы:
выключатели
предохранители
измерительные приборы
разъемы
Слайд 15
Источники напряжения и их характеристики
Источник электрического напряжения
(ИН) - это источник электрической энергии, характеризующийся электродвижущей силой
Е и внутренним электрическим сопротивлением Rвт.
Слайд 16
При подключении к выводам 1 и 2 нагрузки
R
в замкнутом контуре цепи возникает ток I
Слайд 17
Вольт-амперная характеристика (внешняя) – зависимость напряжения между его
выводами от тока источника
падение напряжения Uвт = Rвт I
на внутреннем сопротивлении Rвт источника ЭДС
U12 =Uист =E - Uвт =E - RвтI
Слайд 18
Обычно внутреннее сопротивление источника гораздо меньше сопротивления нагрузки
Rист
Слайд 19
Но в схему замещения электрической цепи добавляют сопротивление
распределительной сети Rс (Rл) – сопротивление проводов, соединяющих источник
электрической энергии и потребителя:
Слайд 21
Режимы работы реального источника ЭДС (напряжения)
Холостой ход
Короткое замыкание
Режим
нагрузки
Слайд 22
КПД
Отношение полезной работы к затраченной называют
коэффициентом полезного действия.
Полезная работа – электрическая энергия, преобразованная в
приемниках в другие виды (тепловая и механическая).
Затраченная работа – электрическая энергия, обусловленная источниками.
Слайд 24
Пассивные элементы цепи и их характеристики
Пассивными называют
элементы, которые не способны генерировать электрическую энергию.
Слайд 25
В линейной электрической цепи постоянного тока параметры всех
элементов считаются неизменными.
Резистор - это идеализированный элемент электрической цепи,
предназначенный для использования его электрического сопротивления.
Этот элемент не может накапливать энергию, а получив электрическую энергию, мгновенно и необратимо преобразовывает её в другие виды энергии: тепловую, световую и др.
Слайд 26
Условные графические обозначения:
- резистор постоянный
- резистор переменный
Электрическое
сопротивление постоянному току - скалярная величина R, равная отношению
постоянного напряжения U на участке ab пассивной цепи к постоянному току I в нем, при отсутствии на участке ЭДС, т. е. R = UR / IR.
Единица сопротивления в системе СИ – ом (Ом)
Слайд 27
Резистор
Измерительный прибор
Лампа накаливания
Ø 8
Контакт замыкающий
Слайд 28
Сила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна
напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна сопротивлению:
Закон
Ома для участка цепи
Слайд 29
Первый закон Кирхгофа
Алгебраическая сумма токов в узле электрической
цепи равна нулю:
(токи, направленные к узлу, обычно записываются со
знаком «плюс», а токи, направленные от узла, - со знаком «минус»).
-I1+ I2+ I3- I4 = 0
Слайд 30
Второй закон Кирхгофа
Алгебраическая сумма падений напряжений в ветвях
любого замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в
этом контуре,:
Слайд 31
Направление обхода контура выбираем произвольно
I1R1+I2R2-I3R3-I4R4= E1-E2
Слайд 32
Применение законов Кирхгофа к расчету цепей
I1
I4
I2
I5
I3
I6
Составляем систему уравнений
Число
уравнений системы
= числу токов
= числу ветвей =6
Число уравнений
по 1 закону = число узлов -1
То есть 4-1=3
Остальные – по 2 закону
Даны: E, R
Определить токи на каждом участке цепи
Слайд 33
Возможны следующие соединения резисторов
в цепи постоянного тока:
последовательное и
параллельное.
Слайд 34
Последовательное соединение резисторов
Конец первого резистора соединяется с началом
второго, конец второго с началом третьего и т.д.
R =
R1 + R2 + R3
Сопротивление всей цепи равно сумме сопротивлений резисторов последовательных участков
Слайд 35
Напряжение на зажимах цепи U равно сумме напряжений
на отдельных участках:
U = U1+U2+U3 =R1I+R2I+R3I
Слайд 36
Приемники подключены к одним и тем же узлам
цепи.
При параллельном соединении приемников напряжения на этих приемниках одинаковы:
U1=U2=U3
или
R1I1=R2I2=R3I3
По
первому закону Кирхгофа:
I=I1+I2+I3
Параллельное соединение резисторов
Слайд 37
Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью G = 1/R
Единица
проводимости
в системе СИ – сименс (См)
G = G1
+ G2 + G3
или 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
Проводимость всей цепи равна сумме проводимостей резисторов параллельных участков
Слайд 38
Смешанное соединение резисторов – соединение, где имеются и
последовательное,
и параллельное соединения отдельных резисторов.
При расчете таких
цепей вначале определяют сопротивления параллельно или последовательно соединенных групп,
после чего определяют сопротивление всей цепи.
Слайд 39
Практическое задание
R1 = 1 Ом
R2 = 4 Ом
R3
= 3 Ом
R4 = 2 Ом
R5 = 6 Ом
Определить
сопротивление схемы
Слайд 40
Для большей наглядности параллельного и последовательного соединения резисторов
данную схему можно преобразовать:
Слайд 41
Сначала находим сопротивление для R3 и R5, которые
соединены параллельно:
⇒R3,5 = 2 Ом
Упрощаем исходную схему, заменяя R3
и R5 на R3,5:
Слайд 42
Далее находим R3-5 для последовательно соединенных R3,5 и
R4 : R3-5 = R3,5 + R4
= 2+2 = 4 Ом
Упрощаем схему:
Слайд 43
Определяем R2-5 для параллельных R2 и R3-5 :
⇒ R2-5 = 2 Ом