Электротехника для студентов

Электрический заряд — это связанное с телом свойство, позволяющее ему быть источником электрического поля и участвовать в электромагнитных взаимодействиях, по которым, собственно, и удаётся обнаружить заряд. Количественно сила взаимодействия двух зарядов оценивается законом Кулона. Именно взаимодействие (притягивание и отталкивание, и движение) электрических зарядов лежит в основе всей электротехники.
Итак, заряд — это свойство тел, следовательно, заряд сам по себе (без носителя заряда, тела) не существует. Носителем элементарного заряда является электрон. Тела электрически нейтральны, то есть, количество электронов, несущих отрицательный заряд, равно количеству протонов – частиц, несущих положительный заряд. Протон, являясь частью ядра атома, лишен возможности поступательного движения, в отличие от электрона, способного покинуть атом и двигаться (при наличии силы) поступательно.
Электрическое и магнитное поля. Электрическое поле – это одна из форм электромагнитного поля, создается электрическими зарядами или переменным магнитным полем. Через электрические поля происходит взаимодействие зарядов. Вокруг неподвижного заряда существует электростатическое поле. Если заряд двигается, то это поле приобретает свойства магнитного поля.
Количественно поля оцениваются по силовому параметру и по энергетическому. Силовая характеристика говорит о силе, действующей на заряд, находящейся в данной точке поля. Энергетическая характеристика оценивает потенциальные возможности поля в данной точке (если бы там был заряд). Здесь очень близкая аналогия с потенциальной энергией, и называется эта величина – потенциал в данной точке любого силового поля, включая гравитационное поле. Потенциал - величина скалярная. В электротехнике единица измерения потенциала – Вольт.
Силовая характеристика электрического поля называется: напряженность.
Силовая характеристика магнитного поля называется: индукция.
Надо помнить, что обе эти величины могут в разных точках поля иметь разные значения по величине и по направлению.
Электрический ток
Электрический ток создаётся направленным движением заряженных частиц – электронов, так как частицы с положительным зарядом (протоны) не могут перемещаться поступательно, так как находятся в ядре атома. Ток электронов называют электрическим током проводимости, или, чаще, физическим. Однако, исторически принято считать, что электрический ток – это направленное движение положительно заряженных частиц. Это «математический» ток. Именно его и используют при расчетах.
Электрический ток может возникнуть только при одновременном выполнении двух условий:
а) Наличие электродвижущей силы (ЭДС), то есть электрического поля в проводах. Поле создаётся источником электрической энергии.
б) Замкнутости проводов и потребителей энергии на источник электрической энергии, то есть провода с источником должны образовать замкнутый контур.
Следует сразу отметить, что ток существует как постоянный, то есть, значение силы тока не зависит от времени, так и переменный, периодический (синусоидальный) так и не периодический, например, изменяющийся по экспоненте.
Постоянный ток является частным случаем переменного синусоидального в случае, когда повторяемости, то есть периода нет или частота равна нулю.
Электрическая цепь
Так как электрический ток создаётся в замкнутом контуре при наличии ЭДС, то электрическая цепь — это замкнутое соединение электрических элементов. Нужно различать электрическую цепь и электрическую схему. Изображение электрической цепи с использованием условных изображений называется схемой.
Электрические элементы делятся на:
а) Источники электрической энергии;
б) Потребители электрической энергии.
Читать далее Источники и потребители электрической энергии