Лекции по "Слесарь-ремонтник"

Предположим, что участок цепи представляет собой неподвижный проводник. В этом случае вся работа превратится в тепло, которое выделится в этом проводнике. Если проводник однородный и подчиняется закону Ома (сюда относятся все металлы и электролиты), то:

U = IR

где R — сопротивление проводника. В таком случае:

А =I²Rt

Этот закон впервые опытным  путем вывел Э. Ленц и, независимо от него, Джоуль.

 

Закон электромагнитной индукции.

 В первой половине XIX века  английский физик М. Фарадей  открыл явление магнитной индукции. В ходе опытов Фарадей выяснил, что при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную замкнутым контуром, в нем возникает электрический ток. Это и является основой, пожалуй, самого важного закона физики — закона электромагнитной индукции. Ток, который возникает в контуре, назвали индукционным. В связи с тем что электроток возникает в цепи только в случае воздействия на свободные заряды сторонних сил, то при изменяющемся магнитном потоке, проходящем по поверхности замкнутого контура, в нем появляются сторонние силы. Действие сторонних сил называется электродвижущей силой или ЭДС индукции.

Электромагнитная индукция появляется также в незамкнутых проводниках. В том случае когда проводник  пересекает магнитные силовые линии, на его концах возникает напряжение. Причиной появления такого напряжения становится ЭДС индукции. Если магнитный поток, проходящий сквозь замкнутый контур, не меняется, индукционный ток не появляется.

Правило Ленца.

Русский физик Ленц сформулировал  следующее правило: индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре, всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле не дает магнитному потоку изменяться. Все это вызывает возникновение индукционного тока.

Помимо индукции, в катушке может  появляться так называемая самоиндукция. Ее суть заключается в следующем. Если в катушке возникает ток или его сила изменяется, то появляется изменяющееся магнитное поле. А если изменяется магнитный поток, проходящий через катушку, то в ней возникает электродвижущая сила, которая называется ЭДС самоиндукции.

Согласно правилу Ленца, ЭДС  самоиндукции при замыкании цепи создает помехи силе тока и не дает ей возрастать. При выключении цепи ЭДС самоиндукции снижает силу тока. В том случае, когда сила тока в катушке достигает определенного значения, магнитное поле перестает изменяться и ЭДС самоиндукции приобретает нулевое значение.

1.4.2. Электрическое поле.

Это частная форма проявления (наряду с магнитным полем) электромагнитного поля, определяющая действие на электрический заряд силы, не зависящей от скорости его движения. Представление об электромагнитном поле было введено в науку Фарадеем в 30-х гг. 19 в. Согласно Фарадею, каждый покоящийся заряд создаёт в окружающем пространстве электромагнитное поле. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот. Основная количественная характеристика электромагнитного поля — напряжённость электрического поля Е, которая определяется как отношение силы F, действующей на заряд, к величине заряда q,

Е = F/q.

Электромагнитное поле в среде наряду с напряжённостью характеризуется вектором электрической индукции. Распределение Э. п. в пространстве наглядно изображается с помощью силовых линий напряжённости Э. п. Силовые линии потенциального Э. п., порождаемого электрическими зарядами, начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных. Силовые линии вихревого Э. п., порождаемого переменным магнитным полем, замкнуты.

3. Понятие об электрическом токе.

Электри́ческий ток— направленное движение электрически заряженных частиц, например, под воздействием электрического поля. Такими частицами могут являться: в проводниках — электроны, в электролитах — ионы (катионы и анионы), в полупроводниках — электроны и так называемые «дырки» («электронно-дырочная проводимость

Исторически принято, что направление  тока совпадает с направлением движения положительного заряда в проводнике. При этом, если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то направление тока противоположно направлению движения электронов.

Сила и плотность тока

Силой тока называется физическая величина, равная отношению количества заряда, прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени. Сила тока в системе СИ измеряется в Амперах.

 

I= q /t

Единицей величины тока является 1 ампер, определяемый как количество электричества в 1 кулон, прошедшего через поперечное сечение проводника в 1 секунду, т. е.

4. Проводники и диэлектрики

Проводник - это тело, внутри которого содержится достаточное количество свободных электрических зарядов, способных перемещаться под действием электрического поля.

Все металлы, растворы солей и кислот, влажная почва, тела людей и животных - хорошие проводники электрических  зарядов.

Если устройство должно проводить  ток, то оно содержит проводники с  низким сопротивлением. Большинство электрических проводов изготавливают из металлов, хорошо проводящих ток. Чаще всего проводники делают из меди, у этого металла высокая проводимость (низкое сопротивление).

Электрический ток, текущий по проводу встречает сопротивление, это заставляет проводник нагреваться. Если электрическое устройство используется как нагреватель, то оно содержит проводники с высоким сопротивлением – никелевую или хромовую проволоку. Проводимость и удельное сопротивление провода зависят от его толщины.

Тонкие провода используются в  низковольтных сетях, к примеру – в телефонах. Более толстые проводники предназначены для больших токов – например, питания электрической плиты

 

Диэлектрик или изолятор - тело не содержащее внутри свободные электрические заряды. В изоляторах электрический ток невозможен.

К диэлектрикам можно отнести - стекло, пластик, резину, картон, воздух. тела изготовленные из диэлектриков называют изоляторами. Абсолютно непроводящая жидкость – дистиллированная, т.е. очищенная, вода. (любая другая вода (водопроводная или морская) содержит какое-то количество примесей и является проводником)

Физическим параметром, который  характеризует диэлектрик, является диэлектрическая проницаемость.

Проводники и изоляторы отличаются друг от друга тем, как они проводят электричество. Проводники, такие как медь, легко проводят ток, а изоляторы (стекло) проводят ток только при большом напряжении. Проводники и изоляторы используются для управления силой тока. Проводник используется в громоотводе, изоляторы используют в выключателях, чтобы обезопасить человека.

 

5. Основные законы постоянного тока.

По закону Ома сила тока I пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R:

Плотностью тока называется вектор, модуль которого равен отношению силы тока, протекающего через некоторую площадку, перпендикулярную направлению тока, к величине этой площадки, а направление вектора совпадает с направлением движения положительного заряда в токе.

Согласно закону Ома плотность  тока в среде  пропорциональна напряжённости электрического поля и проводимости среды :

Плотность тока в системе СИ измеряется в амперах на квадратный метр.

 

6. Электрические цепи.

Последовательное и  параллельное соединение в электротехнике — два основных способа соединения элементов электрической цепи. При последовательном соединении все элементы связаны друг с другом так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла. При параллельном соединении все входящие в цепь элементы объединены двумя узлами и не имеют связей с другими узлами. При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова.

При параллельном соединении падение  напряжения между двумя узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов. При этом величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.