Johdatus sähkötekniikkaan. Sähkötekniikan esitys aiheesta: "Sähkötekniikan ja elektroniikan syntyhistoria ja peruskäsitteet" Sähkötekniikan esitys aiheesta sähkövirta

dia 2

Kurssin sisältö TOE FIBS kevätlukukausi 2013-14

7. Piirin siirtofunktio ja piirin pääominaisuudet 7.1. Piiriparametrien normalisointi 7.2. PF-ketju ja sen ominaisuudet 7.3. Taajuusominaisuuksien tyypit 7.4. RLC-piirin kaistanleveyden ja sen laatutekijän välinen suhde 7.5. Suodattimien käsite 8. Elvytyksen analyysi piirissä 8.1. Jaksolliset signaalit ja niiden spektrit 2

dia 3

8.1.1. RF-tietuelomakkeet 8.1.2. Jaksottaisten signaalien diskreetit spektrit 8.1.3. Laplace-muunnoksen käyttö SPR:n analysointiin piirissä 8.2. Teho ja tehollinen arvo RF 8.2.1. Teho 8.2.2. Tehollinen arvo 8.3. SPR:n analyysimenetelmät 8.3.1. Piirin elvytyksen analyysi RF-tekniikalla 8.3.2. RF suljetussa muodossa 9. Piirien analyysi spektrimenetelmällä 3

dia 4

9.1. Jaksottaiset signaalit ja niiden spektrit 9.1.1. Siirtyminen jaksollisesta signaalista jaksottaiseen 9.1.2. Jaksottaisten signaalien spektriominaisuudet 9.1.3. Esimerkkejä pääsignaalien spektreistä 9.2. Signaalispektrin leveyden kriteerit 9.2.1. Signaalienergian ja signaalispektrin leveyden kriteerit 9.2.2. Spektrin leveyden suhde signaalin kestoon 9.2.3. Spektrin leveyden suhde signaalin jyrkkyyteen 9.3. Signaalin likimääräinen laskenta spektrin mukaan 9.3.1. Signaalin laskenta sen amplitudin ja vaihespektrin perusteella 9.3.2. Signaalin kytkentä sen imaginaariseen ja todelliseen spektriin 4

dia 5

9.4 Spektrimenetelmä piirien laskemiseksi 9.4.1. Yleiset luonteenpiirteet spektrimenetelmä piirien laskentaan 9.4.2. Ihanteellisten piirien ominaisuudet 9.4.3. Reaalipiirien ominaisuudet 9.5. Amplitudimoduloitujen signaalien spektrit 10. Kvadripolien ja aktiivisten piirien analyysi 10.1. Passiivisten kvadripolien yleiset ominaisuudet 10.1.1. PE-yhtälöt 10.1.2. PF:n laskenta ja PE:n kytkentä 10.1.3. Symmetrinen nelinapa sovitetussa tilassa 5

dia 6

10.2. Riippuvien lähteiden piirien laskenta 10.2.1. Aktiivisten elementtien ja piirien yleiset ominaisuudet 10.2.2. Irreversiibelin CP:n korvausjärjestelmät 10.2.3. Piirien laskentamenetelmien ominaisuudet PG:llä 10.3. Piirien laskenta käyttöjärjestelmällä 10.3.1. OU ja sen kiinteistöt 10.3.2. Operaatiovahvistimien käyttö matemaattisten perusoperaatioiden toteuttamiseen 10.3.3. Operaatiovahvistimien piirien laskennan ominaisuudet 11. Epälineaaristen piirien analyysi 6

Dia 7

11.1. Epälineaaristen piirien yleiset ominaisuudet 11.1.1. Alkukäsitteet 11.1.2. NC-luokitus 11.2. NC:n laskentamenetelmät 11.2.1. Graafinen menetelmä R-piirien laskemiseksi 11.2.2. R-ketjujen analyyttinen laskenta 11.2.3. Diodeilla varustettujen R-piirien laskenta 11.2.4. Epälineaaristen dynaamisten piirien laskennan yleiset ominaisuudet 7

Dia 8

Kurssi FIBS 2013-14

Koulutuskäsikirjassa (Sähköpiirien teorian kurssin suunnittelu / Uch.pos. omatoimiasemalle Pietari, 1996. ("Nro 9222" Z 21 / K 93)) aihe nro 4, in sähköinen versio käsikirjojen aihe numero 2 (vaihtoehdon numeron ilmoittaa opettaja, johtava käytännön oppitunteja) Kanssa mahdollisia muutoksia järjestelmä ja tulosignaalin tyyppi opettajan harkinnan mukaan. Kurssityöt laaditaan oppikirjan johdannossa annettujen sääntöjen mukaisesti. Kurssityön puolustamisen hyväksyy opettaja, joka pitää harjoitustunnit ennen kokeen alkamista. Opiskelija, joka ei puolustanut kurssityöt ennen tenttiä ei sallita. 8

Dia 9

SÄHKÖTEKNIIKAN TEOREETTISET PERUSTEET Luento nro 9

Luku 7. Piirin siirtofunktio ja piirin pääominaisuudet 7.1. Piiriparametrien normalisointi Normalisoinnin (skaalauksen) tavoitteet: Siirry dimensioimattomiin parametreihin: , lähellä 1, ts. vähentää piiriparametrien leviämistä. Hanki samankaltaisimmat kaavat samoille piiriluokille. Normalisointityypit: Normalisointi ajan mukaan (taajuuden mukaan). normalisoitu, dimensioton aika, jossa mikä tahansa ominaisväli, esimerkiksi 1. kertaluvun aikavakio tai tulosignaalipulssin aika. 9

Dia 10

Normalisoitu taajuus, ts. , eli , eli ajan normalisointi on taajuuden normalisoinnin vastakohta. 2) Resistanssitason mukainen luokitus, perusarvo on piirin ominaisresistanssi, esim. 1. kertaluvun piirissä tai kuormitusvastus. 3) Normalisointi signaalitason mukaan, perusarvo on tulosignaalin maksimiarvo. Tämän tyyppinen normalisointi perustuu lineaaristen piirien suhteellisuusominaisuuteen. Jokainen normalisointi vähentää piiriparametrien määrää yhdellä. Piiriparametrit: , ts. , samoin kaksois. 10

dia 11

Perusarvojen vaihtokurssissa . Kaikkia -elementtejä ei tarvitse normalisoida, signaalitasoa ei tarvitse normalisoida. On huomattava: (kiloOhms) kOhm \u003d Ohm; (milj.Henry) mH = H; (picofarads) pF = F. Katso esimerkki kurssityön sähköisestä versiosta. yksitoista

dia 12

7.1. Ketjun siirtofunktio ja sen ominaisuudet Laplacen muunnoskonvoluutiolauseen mukaan meillä on: tässä otetaan käyttöön merkintä. Etsitään kuva transienttivasteesta. Määritelmä: Piirin siirtofunktio (TF) on reaktiokuvan suhde kuvaan ainoasta iskusta piirissä nollassa NNU. 12

dia 13

Ominaisuudet: PF on IC-piirin kuva Ominaisuutta 1 kutsutaan FC:n PF:n toiseksi määritelmäksi, joka löytyy IC:n integraalina. PF:stä löydetään piirin taajuusominaisuudet.MCA:han siirtymiseksi operaattorimenetelmästä riittää muodollisten substituutioiden suorittaminen 4. PF määrittää piirin DE:n täysin, PF:n nimittäjä on ominaispolynomi. Johtopäätös: PF yhdistää kaikki piirin pääominaisuudet. Huomautus: EM on kytketty passiiviseen DP:hen, etsitään tulovirta. 13

Dia 14

7.3. Taajuusominaisuuksien tyypit Määritelmä: Piirin yleinen taajuusvaste tai yksinkertaisesti taajuusvaste on reaktion kompleksisen amplitudin suhde USR:n piirin ainoan iskun kompleksiseen amplitudiin. Koska FH on monimutkainen funktio, se voidaan esittää algebrallisessa ja eksponentiaalisessa muodossa:

dia 15

Niiden väliset suhteet ovat ilmeiset =arg=phase =Re 5) AFC Huomautus: AFC sisältää täydelliset tiedot kaikentyyppisistä ominaisuuksista, se perustuu joko taajuusvasteeseen ja vaihevasteeseen tai suurtaajuusvasteeseen ja MFC:hen. tarvittavat taajuudet. Taajuusvasteen päätelmät: AFC sisältää täydelliset tiedot siniaaltojen amplitudien suhteesta USR:n lähdössä ja sisääntulossa. 15

dia 16

2) PFC sisältää täydelliset tiedot reaktion ja iskun sinusoidien vaihesiirrosta USR:ssä. Huomaa: käytännössä taajuusvaste otetaan kahdella laitteella (tulossa ja lähdössä) ja vaihevaste otetaan kaksisäteisellä oskilloskoopilla. Esimerkki: taajuusvasteen vaihevaste 16

Dia 17

Rakennetaan laadulliset kaaviot ominaisuuksista: Huomaa: taajuusvasteen ja vaihevasteen kuvaajat rakennetaan kvalitatiivisesti 3 pisteelle. AFC-graafi on rakennettu kompleksiselle tasolle taajuusvasteen ja vaihevasteen suhteen. 17

Dia 18

Huomautus: On välttämätöntä pystyä ohjaamaan piirin taajuusvastetta vastaavilla piirin piireillä ominaistaajuuksilla. 18

Dia 19

7.4 RLC-piirin kaistanleveyden suhde sen laatutekijään Määritelmä: Kaistanleveyttä (BW) kutsutaan yleensä taajuusalueeksi maksimitaajuusvasteen alueella, jossa. Huomautus: Päästyskaistan rajataajuuksia kutsutaan usein katkaisutaajuuksiksi 19

Dia 20

Annetaan tulkinta rajataajuuksille: resonanssitaajuudella: , . BCP rajalla, . Vähenee PP:n rajalla kertaa. kaatuu 2 kertaa. Etsi PP, ts. 1) () , eli , eli , eli "+" 20

dia 21

2) () , so. , eli + = Q= Johtopäätökset: mitä korkeampi resonanssipiirin laatutekijä, sitä pienempi sen kaistanleveys. Huomautus: 1) ts. ei riipu C:stä, joten resonanssiin viritettynä kaistanleveys ei muutu kapasitanssin muuttuessa. 21

dia 22

2) Kun tiedät taajuusvasteen kaavion, löydät kaikki piirin parametrit. 7.5 Suodattimien käsite Tarkastellaan PE Määritelmä: Nelinapainen (PE) on osa piiriä, jossa on 2 paria ulkoisia johtoja (napoja). Määritelmä: Suodinta kutsutaan taajuusvasteeksi, jossa tietyllä taajuuskaistalla, jota kutsutaan RB:ksi, taajuusvaste yleensä muuttuu arvosta 1 arvoon 0,707 tai arvosta - ja muulla taajuuskaistalla, jota kutsutaan pysäytyskaistaksi (RB). ), taajuusvaste heikkenee nopeasti. Määritelmä: Suodatinta kutsutaan ideaaliksi, jos sen taajuusvaste = 1 PP:ssä ja taajuusvaste = 0 PZ:ssä. Huomaa: on mahdotonta toteuttaa ihanteellista suodatinta jo pelkästään siksi, että sen taajuusvaste ei ole yleisen taajuuden murto-rationaalinen funktio, kuten todellisten piirien pitäisi olla. 22

dia 23

Suodattimien luokittelu: harkitse klassisia symmetrisiä "k"-tyypin suodattimia LPF - alipäästösuodatin, kulkee matalilla taajuuksilla. Piirin käyttäytymisen tulkinta ominaistaajuuksilla: oikosulku; , eli XX 23

dia 24

2) ts. XX; , eli Oikosulku 2. HPF - ylipäästösuodatin, kulkee korkeilla taajuuksilla Tulkinta on kaksois 24

Dia 25

3. BPF - kaistanpäästösuodatin, läpäisee signaalin tietyllä taajuusalueella 4. BPF - kaistanpysäytyssuodatin, ei läpäise signaalia tietyllä taajuusalueella 25

dia 26

Harkitse muita suodattimia. Esimerkiksi polynomi (eri luokkaa olevat Butterworth- ja Chebyshev-suodattimet), m-tyypin suodattimet ja muut. 8. SPR:n analyysi piirissä 8.1. Jaksolliset signaalit ja niiden spektrit 8.1.1 RF-tallennuksen muodot Perinteisesti oletetaan, että piiriin kohdistetaan jaksollinen toiminta klo Sitten milloin tahansa vapaa komponentti vaimenee ja piirillä on tasainen (pakotettu) jaksollinen tila. 26

Dia 27

Todelliset jaksolliset signaalit täyttävät Dirichlet-ehdot: 1) jakson sisällä ne ovat tasoltaan rajoitettuja, 2) jakson sisällä ne ovat jatkuvia, niillä on äärellinen määrä maksimi- ja minimimäärä, jos niillä on epäjatkuvuuksia, niin nämä ovat 1. tyyppisiä epäjatkuvuuksia. ja niiden määrä on rajallinen. Määritelmä: Jaksottainen signaali, joka täyttää Dirichletin ehdot kaikille t:lle, voidaan laajentaa konvergenttiksi harmoniseksi Fourier-sarjaksi, jolloin harmonisten taajuudet ovat ensimmäisen (perus)harmonisen taajuuden kerrannaisia, ts. , signaalin jakso () tässä tapauksessa Fourier-sarjan summa jatkuvuuspisteissä on yhtä suuri, ja ensimmäisen tyypin epäjatkuvuuspisteessä se on yhtä suuri kuin puolet vasemmalla olevien rajojen summasta ja oikein, ts. RF konvergoi huonosti epäjatkuvuuspisteissä. RF-merkintämuodot: 1. 27

Dia 28

Nollaharmoninen, ts. DC-komponentti 2. On mahdollista muuntaa RF toiseen muotoon balansoitujen signaalien RF-ominaisuudet: 1) Jopa signaalit eivät sisällä sinimuotoja, ts. 28

Dia 29

2) Parittomat signaalit eivät sisällä kosiniaaltoja, ts. . 3) RF-signaalit, jotka ovat symmetrisiä t-akselin suhteen puolella jaksolla siirrettynä, eivät sisällä parillisten lukujen harmonisia vaiheita kutsutaan diskreetiksi vaihespektriksi. 29

dia 30

Amplitudispektri on parillinen funktio; vaihespektri on pariton funktio. Huomautus 1: Spektriä kutsutaan diskreetiksi, koska se on olemassa vain diskreeteillä taajuuden arvoilla, harmonisten välinen etäisyys taajuusakselilla on 2: Spektriä kutsutaan usein viivaspektriksi, koska sitä edustavat suorat segmentit. 3: Spektrin erikoisuus on se. 4: Siniaalto on myös jaksollinen signaali. Sen spektrit ovat 30

Dia 31

Johtopäätökset: amplitudispektri luonnehtii täysin harmonisten amplitudeja, ts. siniaaltoja, joilla RF korvaa jaksollisen signaalin, ja vaihespektri luonnehtii täysin alkuvaiheita, jokainen harmoninen on olemassa aikavälissä ja harmonisten lukumäärä on myös ääretön. Huomautus 1: Matkan varrella osoitimme, että negatiivisen taajuuden harmonisella on sama olemassaolooikeus kuin positiivisella taajuudella. 2: Kaikki RF-merkinnän muodot ovat samanarvoisia. 8.1.3 Laplace-muunnoksen käyttäminen järjestelmäkameran analysointiin piirissä 31

dia 32

Ehdollinen ensimmäinen impulssi on ehdollisen ensimmäisen jakson sisällä olevan jaksollisen signaalin kuvaus, siirrytään Laplace-muunnokseen laajentamalla ylärajaa ja korvaamalla sen integraaliksi. Johtopäätös: RF-kertoimet voidaan löytää käyttämällä jaksollisen signaalin ehdollisen 1. pulssin Laplace-kuvaa. 8.2 RF:n teho ja tehollinen arvo 8.2.1 Teho

Dia 33

SÄHKÖTEKNIIKAN TEOREETTISET PERUSTEET Luento nro 9

Korvataan virta ja jännite RF ottaen huomioon se tosiasia, että (jakson siniaallon kokonaispinta-ala) ja eri numeroiden harmonisten tulon integraali on myös yhtä suuri kuin 0.

dia 34

Samoin jännitteelle. 8.3 SPR:n analyysimenetelmät 8.3.1. Elvytyksen analyysi piirissä RF:n avulla Pääidea: RF-vaikutuksia pidetään alkuvaikutusten summana ja RF-reaktioiden etsimiseen käytetään superpositiomenetelmää. Toimenpiteiden järjestys: 1. Esittelemme määräajoin tapahtuvan vaikutuksen Venäjän federaatiossa. Käytännössä ne rajoittuvat yleensä muutamaan ensimmäiseen harmoniseen, koska RF konvergoi nopeasti, käytä "lyhyttä RF" (RF segmentti) 34

Dia 35

2. Selvitetään piirin PF, sen mukaan taajuusvaste (taajuusvaste ja vaihevaste) Taajuusvasteen merkitys USR:ssä ja USR-ketjun jokaiselle harmoniselle u. 3. Päällystysmenetelmällä saadaan RF-reaktio Perustuu 1-3 = = 35

dia 36

Likimääräisenä menetelmä on tehokas, jos LPF-piiri. Kuitenkin joissakin piireissä iskun amplitudien aleneminen kompensoituu piirin taajuusvasteen kasvulla, satoja harmonisia on otettava huomioon ja RF:n likimääräinen laskeminen tulee työlästä. Huomautus 1: Vasteen spektrikoostumus vastaa täysin toiminnan spektrikoostumusta, eikä uusia harmonisia voi ilmaantua ulostulossa. 2: Piiri ohittaa eri harmonisia eri vahvistuksilla, ts. jaksollisen signaalin muoto lähdössä ei vastaa sisääntulossa olevan jaksollisen signaalin muotoa. 8.3.2. RF suljetussa muodossa (tarkka CPR:n laskenta) Menetelmän pääidea on, että vapaa komponentti määräytyy HP:n juurien (eli PF:n napojen) mukaan ja pakotetulla komponentilla on matemaattinen muoto toiminto (se ei suoriteta resonanssilla). 36

Dia 37

Toimintojen järjestys: Ehdollisesti katsomme, että jaksottaista toimintaa sovelletaan kohdassa t = 0. Löydämme toiminnan kuvan ottamalla huomioon vaimennetun geometrisen progression summan kaavan 2. Löydämme piirin PF:n, me Etsi PF-navat, napojen oletetaan olevan ei-moninkertaisia. 3. Etsitään reaktion kuva (lähtösignaali) ja valitaan siitä vapaat ja pakotetut komponentit. 37

Dia 38

Vapaa komponentti määräytyy PF-napojen avulla, ja pakotetulla komponentilla on matemaattinen toimintamuoto, ts. geometrinen progressio, ts. haluttu kuvaus tasaisen reaktion ensimmäisestä impulssista ensimmäisen jakson välissä, ts. määrittele tavalliseen tapaan 4. Etsi 1. pulssi lähdöstä ]() Määritä sen alkuperäinen, ts. tarkan kuvauksen jaksoittaisesta reaktiosta 1 jakson välissä ja jatka sitä ajoittain. Huomautus 1: Löytynyttä tarkkaa ratkaisua kutsutaan RF:ksi suljetussa muodossa, koska se ottaa huomioon äärettömän määrän harmonisia. 38

Dia 39

Huomautus 2: Jos oletetaan, että tulosignaali alkaa nollasta, niin tätä menetelmää voidaan soveltaa PP:n laskemiseen, itse asiassa 3:sta löytyy vapaa komponentti: Laskelma voidaan suorittaa myös ei-murto-rationaalille toiminto. Luku 9. Piirien analyysi spektrimenetelmällä 9.1. Jaksottaiset signaalit ja niiden spektrit 9.1.1. Siirtyminen jaksollisesta signaalista jaksottaiseen signaaliin Jaksottaista signaalia (yksittäistä pulssia) voidaan pitää jaksollisena signaalina

Näytä kaikki diat

Sähkövirta Luentosuunnitelma 1. Johtovirran käsite. Virtavektori ja virran voimakkuus. 2. Ohmin lain differentiaalinen muoto. 3. Johtimien sarja- ja rinnakkaiskytkentä. 4. Syy esiintymiseen sähkökenttä johtimessa ulkoisten voimien käsitteen fyysinen merkitys. 5. Ohmin lain johtaminen koko piirille. 6. Kirchhoffin ensimmäinen ja toinen sääntö. 7. Kosketinpotentiaaliero. Lämpösähköiset ilmiöt. 8. Sähkövirta eri ympäristöissä. 9. Virta nesteissä. Elektrolyysi. Faradayn lait.

1. Johtovirran käsite. Virtavektori ja virran voimakkuus Sähkövirta on sähkövarausten järjestettyä liikettä. Virran kantajia voivat olla elektroneja, ioneja, varautuneita hiukkasia.  Jos johtimeen syntyy sähkökenttä, siinä liikkuvat vapaat sähkövaraukset - syntyy virta, jota kutsutaan johtumisvirraksi.  Jos varautunut kappale liikkuu avaruudessa, virtaa kutsutaan konvektioksi.

 Virran suunnaksi on tapana ottaa positiivisten varausten liikesuunta. Virran syntyä ja olemassaoloa varten tarvitaan: 1. vapaiden varautuneiden hiukkasten läsnäolo; 2. sähkökentän läsnäolo johtimessa.  Virran pääominaisuus on virran voimakkuus, joka on yhtä suuri kuin varauksen määrä, joka on kulkenut 1 sekunnissa johtimen poikkileikkauksen läpi. missä q on varauksen määrä; t on varauksen kulkuaika; Virran voimakkuus on skalaariarvo. I   q  t I  [  ] A Cl s

Sähkövirta johtimen pinnalla voi jakautua epätasaisesti, joten joissain tapauksissa käytetään virrantiheyden j käsitettä. Keskimääräinen virrantiheys on yhtä suuri kuin virran voimakkuuden suhde johtimen poikkipinta-alaan.  I  S   I  S dI dS j j  lim  S 0      A m 2     missä virta on ; S - alueen muutos.

nykyinen tiheys

2. Ohmin lain differentiaalinen muoto Vuonna 1826 saksalainen fyysikko Ohm osoitti empiirisesti, että johtimessa oleva virranvoimakkuus J on suoraan verrannollinen sen päiden väliseen jännitteeseen U. Missä k on suhteellisuustekijä, jota kutsutaan sähkönjohtavuudelle tai I  Uk [k] = [Sm] (Siemens). johtavuus; johtimen koko. R  ohmia 1 k kutsutaan Ohmin lain sähköiseksi resistanssiksi sähköpiirin osalle, joka ei sisällä virtalähdettä U R

Esitetään tästä kaavasta R  V   R  U I   A Ohm Sähkövastus riippuu johtimen muodosta, koosta ja aineesta. Johtimen resistanssi on suoraan verrannollinen sen pituuteen l ja kääntäen verrannollinen poikkipinta-alaan S R  l S Missä  kuvaa materiaalia, josta johtime on valmistettu, ja sitä kutsutaan johtimen resistiiviseksi.

Ilmaisemme :  SR  l     mΩ 2  m    mΩ   Johtimen resistanssi riippuu lämpötilasta. Lämpötilan noustessa vastus kasvaa. Missä R0 on johtimen resistanssi 0С; t – lämpötila;  – resistanssin lämpötilakerroin RR  1(0 t) (metallille   0,04 astetta1). Kaava pätee myös resistiiviselle jossa 0 on johtimen ominaisvastus 0С.  1(0 t)

Matalissa lämpötiloissa (<8К) сопротивление некоторых металлов (алюминий, свинец, цинк и др.) скачкообразно уменьшается до нуля: металл становится абсолютным проводником. Это явление называется сверхпроводимостью. Подставим  US  l I  U l  S

Ryhmittelemme uudelleen lausekkeen I S U 1   l termit, missä I/S=j on virrantiheys; 1/= - johtavan aineen ominaisjohtavuus; U / l \u003d E - sähkökentän voimakkuus johtimessa. i  E Ohmin laki differentiaalimuodossa.

Ohmin laki ketjun homogeeniselle osalle. Ohmin lain differentiaalinen muoto.   1   E  r    E j r j   j dS d  j dS l    I E d  E dS  

3. Johtimien sarja- ja rinnakkaiskytkentä Johtimien sarjakytkentä R1 R2 R3 I=const (varauksen säilymislain mukaan); U=U1+U2 Rtot=R1+R2+R3 Rtot=Ri R=N*R1 (N identtiselle johtimelle)

Johtimien rinnankytkentä R1 R2 R3 U=vakio I=I1+I2+I3 U1=U2=U 1 R  2 1 R 1 R 1 R R 1 N N identtiselle johtimelle

4. Syy sähkövirran esiintymiseen johtimessa. Ulkoisten voimien käsitteen fyysinen merkitys Vakiovirran ylläpitämiseksi piirissä on tarpeen erottaa positiiviset ja negatiiviset varaukset virtalähteessä, tätä varten ei-sähköisistä voimista peräisin olevien voimien, joita kutsutaan ulkoisiksi voimiksi, on vaikutettava vapaasti. maksuja. Ulkoisten voimien luoman kentän ansiosta sähkövaraukset liikkuvat virtalähteen sisällä sähköstaattisen kentän voimia vastaan.

Tästä johtuen ulkoisen piirin päissä säilyy potentiaaliero ja piirissä kulkee vakio sähkövirta. Ulkoiset voimat aiheuttavat vastakkaisten varausten eroamisen ja ylläpitävät potentiaalieroa johtimen päissä. Virtalähteet (galvaanikennot, akut, sähkögeneraattorit) luovat johtimessa ylimääräisen ulkoisten voimien sähkökentän.

Virtalähteen EMF Fyysistä määrää, joka vastaa ulkoisten voimien työtä yksikköpositiivisen varauksen siirtämiseksi lähteen napojen välillä, kutsutaan virtalähteen sähkömotoriseksi voimaksi (EMF). q   1 E А st q E A st  

Ohmin laki epähomogeeniselle ketjunosalle A 12 A 12   A A  q  1      q E 12 1  2 2 1 E 2   A     A   12 U  A 12 q U      1 2 E

5. Ohmin lain johtaminen suljetulle sähköpiirille Olkoon suljettu sähköinen piiri virtalähteestä, jossa on , jonka sisäinen vastus on r ja ulkoisesta osasta, jonka resistanssi on R. R on ulkoinen vastus; r on sisäinen vastus.  U ` A q U   1 missä on jännite ulkoisella 2 resistanssilla; A - työskentele varauksen q siirtämiseksi virtalähteen sisällä, eli työskentele sisäisen vastuksen parissa.

Sitten koska A  U  IUR , sitten Ir rt kirjoita lauseke : A `  I 2 IR  Ir q  It ,  IR I 2 rt It Koska Ohmin lain mukaan suljetulle sähköpiirille (  =IR) IR ja Ir - jännitehäviö piirin ulko- ja sisäosissa,

Tällöin I    rR Ohmin laki suljetulle sähköpiirille Suljetussa sähköpiirissä virtalähteen sähkömotorinen voima on yhtä suuri kuin piirin kaikissa osissa olevien jännitehäviöiden summa.

6. Ensimmäinen ja toinen Kirchhoffin sääntö Ensimmäinen Kirchhoffin sääntö on vakiovirran ehto piirissä. Virtojen voimakkuuksien algebrallinen summa haarautumissolmussa on nolla n  0 iI missä n on johtimien lukumäärä; i  1 Ii – virrat johtimissa. Solmua lähestyviä virtoja pidetään positiivisina ja jättäen solmun negatiiviseksi. Solmulle A kirjoitetaan ensimmäinen Kirchhoffin sääntö:  I 1 I 2 I  03

Kirchhoffin ensimmäinen sääntö Sähköpiirin solmu on piste, jossa vähintään kolme johdinta konvergoi. Solmussa konvergoivien virtojen summa on nolla - Kirchhoffin ensimmäinen sääntö. I 4  0 0 Kirchhoffin ensimmäinen sääntö on seurausta varauksen säilymisen laista - sähkövaraus ei voi kerääntyä solmuun. I 1  I 2   I 3  I i N  i 1

Kirchhoffin toinen sääntö Kirchhoffin toinen sääntö on seurausta energian säilymisen laista. Missä tahansa haarautuneen sähköpiirin suljetussa piirissä tämän piirin vastaavien osien resistanssien Ri algebrallinen summa Ii on yhtä suuri kuin siihen kohdistuvan EMF:n summa i n  i  1  i RI i  i n i  1

Kirchhoffin toinen sääntö

Yhtälön laatimiseksi sinun on valittava ohituksen suunta (myötäpäivään tai vastapäivään). Kaikkia silmukan ohituksen suuntaisia ​​virtoja pidetään positiivisina. Virtalähteiden EMF katsotaan positiiviseksi, jos ne luovat virran, joka on suunnattu piirin ohitukseen. Joten esimerkiksi Kirchhoffin sääntö I, II, III k. I I1r1 + I1R1 + I2r2 + I2R2 = - 1 - 2 II -I2r2 - I2R2 + I3r3 + I3R3 = 2 + 3 III I1r1 + I1R1 + I3r3 + I3R3 = – 1 + 3 Näiden yhtälöiden perusteella lasketaan piirit.

7. Kosketinpotentiaaliero. Lämpösähköiset ilmiöt  Elektronit, joilla on suurin liike-energia, voivat lentää metallista ympäröivään tilaan. Elektronien emission seurauksena muodostuu "elektronipilvi". Metallin elektronikaasun ja "elektronipilven" välillä vallitsee dynaaminen tasapaino.  Elektronin työtehtävä on työ, joka on tehtävä elektronin poistamiseksi metallista tyhjiöön.  Metallin pinta on sähköinen kaksoiskerros, joka muistuttaa hyvin ohutta kondensaattoria.

 Kondensaattorin levyjen välinen potentiaaliero riippuu elektronin työtoiminnasta. A e Missä e on elektronin varaus;  - metallin ja ympäristön välinen kosketuspotentiaaliero; A on työfunktio (elektronivoltti - EV).  Työtehtävä riippuu metallin kemiallisesta luonteesta ja sen pinnan tilasta (kontaminaatio, kosteus).

Voltan lait:  1. Kytkettäessä kahta eri metallista valmistettua johdinta niiden välille syntyy kosketuspotentiaaliero, joka riippuu vain kemiallisesta koostumuksesta ja lämpötilasta.  2. Samassa lämpötilassa sarjakytketyistä metallijohtimista koostuvan piirin päiden välinen potentiaaliero ei riipu välijohtimien kemiallisesta koostumuksesta. Se on yhtä suuri kuin äärijohtimien suorasta kytkennästä johtuva kosketuspotentiaaliero.

 Tarkastellaan suljettua piiriä, joka koostuu kahdesta metallijohtimesta 1 ja 2. Tähän piiriin kohdistettu EMF on yhtä suuri kuin kaikkien mahdollisten hyppyjen algebrallinen summa.   (Jos kerrosten lämpötilat ovat yhtä suuret, niin =0.  Jos kerrosten lämpötilat ovat erilaisia, esim.   (TTT     1 a 2 b 2 a) 1 b ) sitten a b a  Missä  on vakio, joka kuvaa kahden metallin TT-kosketuksen ominaisuuksia. T  (a T b ) b Tässä tapauksessa suljetussa piirissä esiintyy termoelektromotorinen voima, joka on suoraan verrannollinen molempien kerrosten lämpötilaeroon.

 Metallien lämpösähköisiä ilmiöitä käytetään laajalti lämpötilan mittaamiseen. Tätä varten käytetään lämpöelementtejä tai termopareja, jotka ovat kaksi eri metalleista ja seoksista valmistettua lankaa. Näiden johtojen päät on juotettu. Yksi liitos sijoitetaan väliaineeseen, jonka lämpötila T1 on mitattava, ja toinen liitos sijoitetaan väliaineeseen, jonka lämpötila on vakio.  Lämpöpareilla on useita etuja perinteisiin lämpömittareihin verrattuna: niiden avulla voidaan mitata lämpötiloja laajalla alueella kymmenistä tuhansiin absoluuttisiin asteisiin.

Kaasut normaaleissa olosuhteissa ovat dielektrisiä R=>∞, ne koostuvat sähköisesti neutraaleista atomeista ja molekyyleistä. Kun kaasut ionisoidaan, syntyy sähkövirran kantajia (positiivisia varauksia). Kaasujen sähkövirtaa kutsutaan kaasupurkaukseksi. Kaasunpurkauksen suorittamiseksi putkeen ionisoidulla kaasulla on oltava sähkö- tai magneettikenttä.

Kaasuionisaatio on neutraalin atomin hajoamista positiiviseksi ioniksi ja elektroniksi ionisaattorin vaikutuksesta (ulkoiset vaikutukset - voimakas kuumennus, ultravioletti- ja röntgensäteet, radioaktiivinen säteily, kun kaasujen atomeja (molekyylejä) pommitetaan nopeilla elektroneilla tai ionit). elektroni-ioniatomi neutraali

 Ionisaatioprosessin mitta on ionisaation intensiteetti, joka mitataan vastakkaisesti varautuneiden hiukkasten parien lukumäärällä, joita esiintyy kaasun tilavuusyksikössä tietyn ajanjakson aikana.  Iskuionisaatio on yhden tai useamman elektronin irtoaminen atomista (molekyylistä), joka aiheutuu sähkökentän kiihdytetystä elektronien tai ionien kaasun atomien tai molekyylien kanssa tapahtuvasta törmäyksestä purkauksessa.

Rekombinaatio on elektronin yhdistyminen ionin kanssa neutraalin atomin muodostamiseksi. Jos ionisaattorin toiminta pysähtyy, kaasusta tulee jälleen dialektiikka. elektroni-ioni

 1. Ei-itsekestoinen kaasupurkaus on purkaus, joka esiintyy vain ulkoisten ionisaattorien vaikutuksesta. Kaasupurkauksen virta-jännite-ominaisuus: U:n kasvaessa elektrodille saapuvien varautuneiden hiukkasten määrä kasvaa ja virta kasvaa arvoon I=Ik, jolloin kaikki varautuneet hiukkaset saavuttavat elektrodit. Tässä tapauksessa U=Uk I n Ne  0 kyllästysvirta missä e on alkuvaraus; N0 on yksiarvoisten ionien maksimimäärä, joka muodostuu kaasutilavuudessa 1 sekunnissa.

2. Itsenäinen kaasupurkaus - purkaus kaasussa, joka jatkuu ulkoisen ionisaattorin päätyttyä. Sitä ylläpidetään ja kehitetään iskuionisaatiolla. Ei-itsepitävä kaasupurkaus tulee itsenäiseksi Uz -sytytysjännitteellä. Tällaisen siirtymän prosessia kutsutaan kaasun sähköiseksi hajoamiseksi. Erottaa:

 Koronapurkaus - esiintyy korkeassa paineessa ja jyrkästi epähomogeenisella pellolla, jossa on suuri pinnan kaarevuus, käytetään sadon siementen desinfiointiin.  Hehkupurkaus - tapahtuu alhaisissa paineissa, käytetään kaasu-valoputkissa, kaasulasereissa.  Kipinäpurkaus - P = Ratm ja suurilla sähkökentillä salama (virrat jopa useita  tuhatta ampeeria, pituus - useita kilometrejä). E  Valokaaripurkaus - tapahtuu lähekkäin siirtyneiden elektrodien välillä, (T = 3000 ° C - ilmakehän paineessa. Sitä käytetään valonlähteenä voimakkaissa kohdevaloissa, projektiolaitteistoissa.

Plasma on erityinen aineen aggregaattitila, jolle on ominaista sen hiukkasten korkea ionisaatioaste. Plasma jaetaan: - heikosti ionisoituneeseen ( - prosenttiosaan - ilmakehän yläkerroksiin, ionosfääriin); – osittain ionisoitu (useita %); - täysin ionisoitunut (aurinko, kuumat tähdet, jotkut tähtienväliset pilvet). Keinotekoisesti luotua plasmaa käytetään kaasupurkauslampuissa, plasmalähteissä sähköenergiaa, magnetodynaamiset generaattorit.

 Kiinteissä aineissa elektroni ei ole vuorovaikutuksessa vain oman atominsa kanssa, vaan myös muiden kidehilan atomien kanssa, atomien energiatasot jakautuvat energiakaistan muodostuessa.  Näiden elektronien energia voi olla varjostetuilla alueilla, joita kutsutaan sallituiksi energiavyöhykkeiksi. Erilliset tasot erotetaan kiellettyjen energia-arvojen alueilla - kielletyillä vyöhykkeillä (niiden leveys on oikeassa suhteessa kiellettyjen vyöhykkeiden leveyteen). Erilaisten kiinteiden aineiden sähköisten ominaisuuksien erot selittyvät: 1) kiellettyjen energiakaistojen leveydellä; 2) sallittujen energiavyöhykkeiden erilainen täyttö elektroneilla

Monet nesteet johtavat sähköä erittäin huonosti (tislattu vesi, glyseriini, kerosiini jne.). Suolojen, happojen ja alkalien vesiliuokset johtavat hyvin sähköä.  Elektrolyysi - virran kulkeminen nesteen läpi aiheuttaen aineiden vapautumisen, jotka muodostavat elektrolyytin elektrodeilla. Elektrolyytit ovat aineita, joilla on ionijohtavuus. Ioninjohtavuus on ionien järjestettyä liikettä sähkökentän vaikutuksesta. Ionit ovat atomeja tai molekyylejä, jotka ovat menettäneet tai saaneet yhden tai useamman elektronin. Positiiviset ionit ovat kationeja, negatiiviset ionit anioneja.

 Elektrodit ("+" - anodi, "-" - katodi) synnyttävät nesteeseen sähkökentän. Positiiviset ionit (kationit) liikkuvat kohti katodia, negatiiviset - kohti anodia.  Ionien esiintyminen elektrolyyteissä selittyy sähköisellä dissosiaatiolla - liuenneiden molekyylien hajoamisella positiivisiksi ja negatiivisiksi ioneiksi vuorovaikutuksen seurauksena liuottimen kanssa (Na + Cl; H + Cl; K + I ...).  Dissosiaatioaste α on ioneiksi dissosioituneiden molekyylien lukumäärä n0 molekyylien kokonaismäärään n0  Ionien lämpöliikkeen aikana tapahtuu käänteinen ionien yhdistymisprosessi, jota kutsutaan rekombinaatioksi. n 0 n 0

Sähköinen (sähkömagneettinen) energia on yksi ihmisen käytettävissä olevista energiatyypeistä. Energia on mitta aineen eri muodoista ja aineen liikkeen siirtymisestä tyypistä toiseen. Sähköenergian etuja ovat: - tuotannon suhteellinen helppous, - mahdollisuus lähes hetkelliseen siirtymiseen pitkiä matkoja, - yksinkertaiset menetelmät muuntamiseen muun tyyppiseksi energiaksi (mekaaniseksi, kemialliseksi), - sähköasennuksen helppokäyttöisyys, - korkea sähkölaitteiden tehokkuus.

Yhden tonnin hiiltä tai malmia louhimiseen tarvitaan noin 20 kWh sähköä ja malmin rikastamiseen 1 tonniin rautarikastetta tarvitaan noin 90 kWh, 1 tonnin sähköteräksen sulattamiseen noin 2000 kWh. Tällainen KMA:n suuryritys, kuten Lebedinsky GOK, kuluttaa sähköä noin kWh kuukaudessa työhönsä 1960 1970 1980 1990 2000 2005. Kokonaistuotanto (miljardia kWh) 30, TPP:llä, % ,2 HEPP:llä, %39,91214, %. %00.115.6 Sähköntuotanto voimalaitoksilla Venäjällä (RSFSR).

Sähkötekniikan esihistoriana on pidettävä ajanjaksoa 1600-luvulle asti. Tänä aikana löydettiin joitain sähköisiä (pölyhiukkasten houkutteleminen meripihkaan) ja magneettisia ilmiöitä (kompassi navigoinnissa), mutta näiden ilmiöiden luonne jäi tuntemattomaksi. 1600-lukua tulisi pitää ensimmäisenä vaiheena sähkötekniikan historiassa, jolloin ilmestyi ensimmäinen tutkimus sähköisten ja magneettisten ilmiöiden alalla. Näiden tutkimusten perusteella vuonna 1799 ensimmäisen sähkövirran lähteen loi Alessandro Volt (Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta) (italialainen) - "voltaic kolonni" Tätä lähdettä kutsutaan nykyään galvaaniseksi kennoksi Luigi Galvanin (italialaisen) kunniaksi. joka on yksi vuosi, ei elänyt nähdäkseen tämän löydön, mutta lääkärinä hän teki paljon tämän löydön eteen

Sähkötekniikan kehityksen toinen vaihe d. – Virran magneettinen vaikutus löydettiin (Hans Christian Oersted) (hollanti) – tanskalainen fyysikko d. – Sähkövirtojen vuorovaikutuksen laki löydettiin (Andre-Marie Ampère) (ranska ) – ranskalainen fyysikko d. – Peruslaki löydettiin sähköpiiri (Georg Simon Ohm) (saksa) – saksalainen fyysikko d. – Löysi sähkömagneettisen induktion lain (Michael Faraday) (englanti) – englantilainen fyysikko d. – Löysi ilmiön itseinduktion (Joseph Henry) (amer.) - amerikkalainen fyysikko d - DC-sähkögeneraattorin valmistus (Hippolyte Pixie) (ranskalainen) - ranskalainen työkaluvalmistaja (André-Marie Ampèren (ranskalainen) tilaaja) - ranskalainen fyysikko.

Sähkötekniikan kehityksen toinen vaihe d. - Laadittiin sääntö, joka määrittää induktiovirran suunnan (Emily Khristianovitš (Heinrich Friedrich Emil) Lenz) (saksa) - Venäläinen fyysikko d. - Ensimmäisen sopivan sähkömoottorin keksintö käytännön tarkoituksiin (Boris Semenovich (Moritz Hermann von) Jacobi) (saksa) - venäläinen fyysikko - 1842 - Virran lämpövaikutuksen määritys (James Prescott Joule) (englanniksi) - englantilainen fyysikko, (Heinrich Friedrich Emil) Lenz) (saksa) ) - Venäläinen fyysikko d. - Piirien laskentaa varten laaditut säännöt (Gustav Robert Kirchhoff) (saksa) - Saksalainen fyysikko.

Sähkötekniikan kehityksen kolmas vaihe d. - Sähkömagneettisen kentän teoria luotiin (James Clerk (Clark) Maxwell) (englanniksi) - Englantilainen fyysikko d. - Ensimmäisen käytännön sovelluksen saaneen sähkögeneraattorin luominen (Zenobe) (Zinovy) Theophilus Gramm) (Belgia) - Ranskalainen fyysikko d. - Sähköhehkulampun keksintö (saa patentin) (Aleksandri Nikolajevitš Lodygin) (venäläinen) - Venäläinen sähköinsinööri k. - Puhelimen keksintö (saa patentin) (Alexander Graham Bell) (Englanti) - yhdysvaltalainen fyysikko.

Kolmas vaihe sähkötekniikan kehityksessä d. - Muuntajan luominen virran syöttämiseksi valaistuslähteisiin (patentin saaminen) (Pavel Nikolaevich Yablochkov) (venäläinen) - venäläinen sähköinsinööri d. - Ensimmäisen voimalinjan rakentaminen (Marcel) Despres) (ranska) - ranskalainen fyysikko k. - Radiovastaanottimen keksintö (Aleksandro Stepanovitš Popov) (venäläinen) - venäläinen sähköinsinööri k. - Radiolennättimen keksintö (Guglielmo Marconi) (italia) Italialainen radioinsinööri k. - Elektroni löydetty (Sir Joseph John Thomson) (englanti) - englantilainen fyysikko.

Neljäs vaihe sähkötekniikan kehityksessä d. - Putkidiodin keksintö (Sir John Ambrose Fleming) (englanniksi) - englantilainen fyysikko d. - Putkitriodin keksintö (Lee de Forest) (englanniksi) - amerikkalainen fyysikko d. - Kenttätransistorin keksintö (saa patentin) (Juli Edgar Lilienfeld) Itävalta-Unkarilainen fyysikko d. - Bipolaaritransistorin keksintö (William Shockley, John Bardeen ja Walter Brattain, Bell Labs) Amerikkalaiset fyysikot d. - Keksintö integroitu piiri. (Jack Kilby (Texas Instruments), joka perustuu germaniumiin, Robert Noyce (Fairchild Semiconductorin perustaja) perustuu piihin) Amerikkalaiset keksijät.

Sähkötekniikka on tiedettä sähköisten ja magneettisten ilmiöiden käytännön soveltamisesta. Elektroni kreikasta. elektroni - hartsi, keltainen. Kaikki sähkötekniikkaan liittyvät perusmääritelmät on kuvattu GOST R:ssä. Vakioarvot on merkitty isoilla kirjaimilla: I, U, E, suureiden ajassa vaihtelevat arvot kirjoitetaan pienillä kirjaimilla: i, u, e . Alkeissähkövaraus on elektronin tai protonin ominaisuus, joka kuvaa niiden suhdetta omaan sähkökenttään ja vuorovaikutusta ulkoisen sähkökentän kanssa, joka määritetään elektronille ja protonille samanarvoisilla numeerisilla arvoilla, joilla on vastakkaiset merkit. Perinteisesti negatiivinen merkki annetaan elektronin varaukselle ja positiivinen merkki protonin varaukselle. (-1,6* C)

Sähkömagneettinen kenttä on ainetyyppi, jonka kaikissa pisteissä määrittää kaksi sen kahta puolta kuvaavaa vektorisuuretta, joita kutsutaan "sähkökentällä" ja "magneettikentällä", jolla on voimavaikutus sähköisesti varautuneisiin hiukkasiin niiden nopeudesta ja sähkövarauksesta riippuen. . Sähkökenttä on toinen sähkömagneettisen kentän kahdesta sivusta, jolle on tunnusomaista isku sähköisesti varautuneeseen hiukkaseen voimalla, joka on verrannollinen tämän hiukkasen varaukseen ja riippumaton sen nopeudesta. Magneettikenttä - yksi sähkömagneettisen kentän kahdesta sivusta, jolle on ominaista isku liikkuvaan sähköisesti varautuneeseen hiukkaseen voimalla, joka on verrannollinen tämän hiukkasen varaukseen ja sen nopeuteen.

Sähkövarausten kantaja on hiukkanen, joka sisältää eriarvoisen määrän eri merkkisiä sähkövarauksia. Sähkövirta on sähkövarauksen kantajien suunnatun liikkeen ilmiö ja (tai) sähkökentän muutosilmiö ajan myötä, johon liittyy magneettikenttä. Metalleissa varauksenkantajat ovat elektroneja, elektrolyyteissä ja plasmassa ioneja. Tietyn pinnan S läpi kulkevan sähkövirran arvo tietyllä ajanhetkellä on yhtä suuri kuin varautuneiden hiukkasten pinnan läpi ajanjakson t aikana siirtämän sähkövarauksen q suhteen raja tämän ajanjakson kestoon, kun jälkimmäinen pyrkii nollaan, ts. jossa i - sähkövirta, (A); q on varaus, (C); t on aika (s).

Tasavirta - virta, jolla sama varaus siirretään jokaisen saman ajanjakson aikana, eli: missä I - sähkövirta, (A); q on varaus, (C); t on aika (s). Sähkövirran voimakkuus on vektorisuure, joka luonnehtii sähkökenttää ja määrittää sähkökentästä sähköisesti varautuneeseen hiukkaseen vaikuttavan voiman. Se on yhtä suuri kuin varautuneeseen hiukkaseen vaikuttavan voiman suhde sen varaukseen ja sillä on positiivisen varauksen omaavaan hiukkaseen vaikuttavan voiman suunta. Se mitataan N/C tai V/m. Ulkopuolinen voima - voima, joka vaikuttaa sähköisesti varautuneeseen hiukkaseen, joka johtuu ei-sähkömagneettisista prosesseista makroskooppisessa mielessä. Esimerkkejä tällaisista prosesseista ovat kemialliset reaktiot, lämpöprosessit, mekaanisten voimien vaikutukset, kosketusilmiöt.

Sähkömoottorivoima; EMF on skalaarisuure, joka kuvaa ulkoisen kentän ja indusoidun sähkökentän kykyä aiheuttaa sähkövirtaa. Numeerisesti EMF on yhtä suuri kuin näiden kenttien suorittama työ A (J), kun siirretään yksikkövaraus q (C), joka on yhtä suuri kuin 1 C. jossa E - (EMF) sähkömotorinen voima, V; A on ulkoisten voimien työ siirrettäessä varausta (J); q on varaus, (C). Sähköjännite on skalaariarvo, joka on yhtä suuri kuin sähkökentän voimakkuuden lineaarinen integraali tarkasteltavalla polulla. Se määritetään sähköjännitteelle U 12 tarkasteltua reittiä pitkin pisteestä 1 pisteeseen 2 jännite on voimakkuudeltaan ε olevien kenttävoimien työ, joka kuluu yksikkövarauksen (1 C) siirtämiseen polkua l pitkin. Potentiaaliero on sähköjännite irrotaatiosähkökentässä, joka luonnehtii integrointipolun valinnan riippumattomuutta.

Sähköpiiri - joukko laitteita ja esineitä, jotka muodostavat polun sähkövirralle, sähkömagneettisille prosesseille, joissa voidaan kuvata sähkömotorisen voiman, sähkövirran ja sähköjännitteen käsitteitä. Yksinkertaisin sähköpiiri (kytkentäkaavio).

Sähköpiirielementti - erillinen laite, joka on osa sähköpiiriä ja toimii siinä tiettyä toimintoa. Yksinkertaisimman sähköpiirin pääelementit ovat sähköenergian lähteet ja vastaanottimet Yksinkertaisin sähköpiiri (kytkentäkaavio).

Sähköenergian lähteissä erilaisia energia, kuten kemiallinen, mekaaninen, muunnetaan sähköiseksi (sähkömagneettiseksi). Sähköenergian vastaanottimissa tapahtuu käänteinen muunnos - sähkömagneettinen energia muunnetaan muun tyyppiseksi energiaksi, esimerkiksi kemialliseksi (galvaaniset kylvyt alumiinin sulatukseen tai suojapinnoitteeseen), mekaaniseksi (sähkömoottorit), termiseksi (lämmityselementit), valoksi ( loistelamput). Sähköenergian lähteet Sähköenergian vastaanottimet Johtimet

Sähköpiirikaavio - graafinen esitys sähköpiiristä, joka sisältää yleissopimuksia sen elementit ja näiden elementtien yhteys. Piirien keräämiseen käytetään piirikaavioita, joissa jokainen elementti vastaa tavanomaista graafista ja kirjainmerkintää, ja piirilaskelmissa käytetään vastaavia piirejä, joissa todelliset elementit korvataan laskentamalleilla ja kaikki apuelementit jätetään pois. Kaaviokaaviot koottu GOST:n mukaisesti, esimerkiksi: GOST yhtenäinen suunnitteludokumentaatiojärjestelmä. Ehdolliset graafiset merkinnät kaavioissa. Induktorit, kuristimet, muuntajat, automuuntajat ja magneettivahvistimet GOST Yhtenäinen järjestelmä suunnitteludokumentaatiota varten. Ehdolliset graafiset merkinnät kaavioissa. Vastukset, kondensaattorit

Vastaava piiri - kaavio sähköpiiristä, joka näyttää piirin ominaisuudet tietyissä olosuhteissa. Ideaalielementti (sähköpiirin) on abstrakti esitys sähköpiirin elementistä, jolle on tunnusomaista yksi parametri. Sähköpiirin pistorasia on sähköpiirin piste, joka on tarkoitettu kytkettäväksi toiseen sähköpiiriin. Kaksinapainen verkko on osa sähköpiiriä, jossa on kaksi erillistä liitintä. Ketjut ovat yksinkertaisia ​​ja monimutkaisia. Yksinkertaisissa piireissä kaikki elementit on kytketty sarjaan. Monimutkaisissa piireissä virralle on haaroja.

Virtatyypin mukaan piirit jaetaan tasa-, säädettävä- ja vaihtovirtapiireihin. Tasavirta - sähkövirta, joka ei muutu ajassa t (kuva 1.3.a). Kaikki muut virrat ovat ajallisesti vaihtuvia (kuva 1.3.b.) tai muuttuvia (kuva 1.3.c.). Vaihtovirtapiiri on piiri, jonka virta vaihtelee sinimuotoisen lain mukaan. I t I t t I a) b) c) Kuva Virtatyypit piireissä.

Lineaariset piirit sisältävät piirejä, joissa kunkin osan sähkövastus ei riipu virran ja jännitteen arvosta ja suunnasta. Nuo. piiriosien virta-jännite-ominaisuus (CVC) esitetään suorana (lineaarinen riippuvuus) (kuva a). a) b) Kuva Voltti - piirien ampeeriominaisuudet (CVC). U I U I missä U - jännite, (V); I - virran voimakkuus, (A). Loput piirit ovat epälineaarisia (kuva 1.3.b).

Tasavirran sähkövastus on skalaariarvo, joka on yhtä suuri kuin passiivisen kaksinapaisen verkon napojen välisen vakiosähköjännitteen suhde siinä olevaan tasavirtaan. jossa R on sähkövastus tasavirralle, (Ohm); ρ - ominaisvastus, (Ohm*m); - johtimen pituus (m); S on poikkipinta-ala, (m 2), jossa R on sähkövastus tasavirralle, (Ohm); U - jännite, (V); I - virran voimakkuus, (A). Vastus - sähköpiirin elementti, joka on suunniteltu käyttämään sen sähkövastusta. Johdoille resistanssi löytyy kaavasta:

Johtojen, vastusten ja muiden sähkövirran johtimien resistanssi riippuu ympäristön lämpötilasta T. Sähkönjohtavuus (tasavirralle) on skalaariarvo, joka vastaa passiivisen kaksinapaisen verkon kautta kulkevan tasavirran suhdetta vakiosähköjännitteeseen tämän kahden pääteverkon päätelaitteiden välillä. Nuo. resistanssin käänteisluku, jossa R on sähkövastus tasavirralle, (Ohm); R 20 - sähkövastus tasavirralle lämpötilassa 20ºС, (Ohm); α - lämpötilavastuskerroin materiaalista riippuen; T on ympäristön lämpötila (ºС). jossa G - sähkönjohtavuus, (Cm) (Siemens) tai ohmi -1; U - jännite, (V); I - virran voimakkuus, (A); R - sähkövastus, (Ohm).

Vuon kytkentä on sähköpiirin piirin elementteihin kytkettyjen magneettivuojen summa. Itseinduktion vuolinkitys - sähköpiirin elementin vuolinkitys, joka johtuu tässä elementissä olevasta sähkövirrasta. Sisäinen induktanssi on skalaariarvo, joka on yhtä suuri kuin sähköpiirielementin itseinduktion vuokytkennän suhde siinä olevaan sähkövirtaan. missä Ψ on vuokytkentä, (Wb); m on kierrosten lukumäärä; Ф – magneettivuo (Wb). jossa L - induktanssi, (H); Ψ – vuon kytkentä, (Wb); I - virran voimakkuus, (A).

Induktiivinen käämi on sähköpiirin elementti, joka on suunniteltu käyttämään omaa induktanssiaan ja (tai) sen magneettikenttää. Kelan napojen jännite on yhtä suuri kuin induktanssin ja sen läpi kulkevan virran muutosnopeuden tulo. jossa u L on jännite, (V); L - induktanssi, (H); i - virran voimakkuus, (A). Kelan läpi kulkeva virta on suoraan verrannollinen jännitteen integraaliin ja kääntäen verrannollinen kelan induktanssiin. missä i L on virran voimakkuus, (A); L - induktanssi, (H); u - jännite, (V).

Yksikerroksisen kiinteän käämin induktanssi voidaan määrittää empiirisellä kaavalla: Monikerroksisen kelan induktanssi: missä L on induktanssi (uH); D on kelan halkaisija, (cm); ω on kelan kierrosten lukumäärä; - käämin pituus, (cm); t on käämin paksuus, (cm).

Johtimen sähköinen kapasitanssi on skalaarisuure, joka kuvaa johtimen kykyä kerätä sähkövaraus, joka on yhtä suuri kuin johtimen sähkövarauksen suhde sen sähköpotentiaaliin, olettaen, että kaikki muut johtimet ovat äärettömässä ja että äärettömän kaukaisen pisteen sähköpotentiaali on nolla. Kahden johtimen välinen sähköinen kapasitanssi on skalaariarvo, joka on yhtä suuri kuin yhden johtimen sähkövarauksen ja kahden johtimen sähköpotentiaalien välisen suhteen absoluuttinen arvo edellyttäen, että näillä johtimilla on sama varaus, mutta vastakkainen etumerkillä. ja että kaikki muut johtimet ovat äärettömyydessä. jossa C on kapasitanssi, (F); q - varaus, (C); Uc on kondensaattorin napojen välinen jännite (V).

Kondensaattorin sähköinen kapasitanssi on sähkökondensaattorin elektrodien välinen sähköinen kapasitanssi. Tasaisessa kondensaattorissa, jossa on kaksi levyä (levyä), kapasitanssi on: missä C on kapasitanssi (pF); S on kondensaattorilevyjen pinta-ala (cm2); d on kondensaattorilevyjen välinen etäisyys (dielektrinen leveys), (cm); ε on eristeen permittiivisyys (tyhjiö ja ilma = 1; meripihka = 2,8; kuiva mänty = 3,5; marmori = 8-10; ferrosähköinen keramiikka =). Sähkökondensaattori on sähköpiirin osa, joka on suunniteltu käyttämään sen sähköistä kapasitanssia.

missä u С on jännite, (V); C - kapasiteetti, (F); i - virran voimakkuus, (A). Vastaava virta kondensaattorin läpi on suoraan verrannollinen kondensaattorin kapasitanssiin ja jännitteen muutosnopeuteen sen levyjen välillä. jossa C - kapasiteetti, (F); i C - virran voimakkuus, (A). u on jännite, (V). Kondensaattorin napojen jännite muuttuu suoraan suhteessa integraaliin virran yli ja kääntäen verrannollinen kondensaattorin kapasitanssiin.

Sähköpiirin osa on sähköpiirin osa, joka sisältää valitun joukon sen elementtejä. Sähköpiirin haara on sähköpiirin osa, jota pitkin kulkee sama sähkövirta (osa a-b, b-d, b-d). Sähköverkon solmu - sähköpiirin haarojen risteys (a, b, c, c, d, d). Sähköpiirin piiri on sähköpiirin haarojen sarja, joka muodostaa suljetun polun, jossa yksi solmuista on sekä polun alku että loppu ja loput kohtaavat vain kerran ( jakso a-b-d-c-a). E1E1 R2 R3 E2E2 R4 R5 E4 R7 ab c d R6 c d R1

Jokainen sähköpiirin laite voi vastata useita vastaavia piirejä. Piirin tyyppi ja parametrit riippuvat monien tekijöiden ominaisuuksista, esimerkiksi laitteen suunnittelusta, toimintatavasta, toimivan signaalin taajuudesta, vaadittavasta laskelmien tarkkuudesta, tehdyistä oletuksista.

"Elektroniset valvontavälineet" - EO- ja TV-valvontakeinojen edut. Optoelektronisen laitteen fyysinen toimintaperiaate. Tehtävät ratkaistu EO:n ja TV-välineiden avulla. Kasvatuskysymykset. Yleistä tietoa optis-elektronisilla havainnointivälineillä. Luento 13.1. Näitä laitteita ovat: Valokatodin (E) pienin sallittu valaistus on 5,10-3 - 5,10-4 lx.

"Sähkölamput" - Säätö oli edelleen manuaalinen. V.V. Petrov. Lamppu Yablochkov. XIX vuosisadan ensimmäisellä puoliskolla. kaasuvalaistus hallitsi. Syksyllä 1875 Yablochkov suoritti kokeen ruokasuolan elektrolyysistä. Vuonna 1879 Edison kiinnostui sähkövalaistuksen ongelmasta. Johdanto. Sitten, vuonna 1802, Davy Englannissa osoitti johtimen hehkua virralla.

"Sähköilmiöiden selitys" - Tuntisuunnitelma. Jos ilmapallo on ladattu, mikä on ilmapallon merkki? Dielektriset. Elektroni. Miksi elektronit siirtyvät villasta eboniittiin, eivätkä päinvastoin? Kehot koostuvat. Katso kuvaa ja vastaa, onko pallo ladattu? Eboniitti. Atomit. Oppitunnin päätavoite Runko. Minikonferenssi hankkeiden suojaamisesta. Protoni. Perustele vastaus.

"Sähkölämmittimet" - Peter Behrensin vedenkeitin. Emil Rathenau. Sähköiset lämmityslaitteet. Emily Khristianovitš Lenz. Kaikenlaisia ​​lämmityselementtejä tarvitaan ... Venäläinen liesi. Keittiössä sähkölämmittimet. johtimen vastus. 1883 Allgemeine electricitats-gesellschaft (AEG) perustettiin. James Prescott Joule.

"Energiansäästölamput" - Todennäköisesti asia on yksinkertaisesti perussiivouksen puuttuessa. Ja päivässä ei kiloja, vaan kymmeniä tonneja hylättyä polttoainetta valuu. Energiansäästö asuntoni esimerkissä. Eurooppalaiset yrittävät alentaa energiakustannuksia kaikin mahdollisin tavoin. Surullista mutta totta: maamme on yksi maailman energiaa kuluttavimpia.

"Hehkulamppu" - Kaksi samanpituista ja -poikkileikkausta johtoa, rauta ja kupari, on kytketty rinnakkain. 2. Mitkä ovat sähköhehkulampun osien 3 ja 4 nimet? Mitä lamppujen pohjassa tai polttimoissa olevat numerot tarkoittavat? Lisää puuttuvat kirjaimet kaavoihin. 4. 1878 Valokaari sähkökaarella - "P.N. Yablochkov's Candle". Monivalintatesti.

Aiheessa on yhteensä 12 esitystä

Luennon sisältö Muodollisuudet
Kurssin yleiskatsaus
Johdatus teoreettiseen sähkötekniikkaan:
TOE ei ole vaikeaa!
Perusmääritelmät
Ohmin ja Kirchhoffin lait
Sähköpiirien luokitus
Lyhyet johtopäätökset
2

muodollisuudet

Lehtori:
Degtyarev Sergei Andreevich
Loppukoe:
Koe
Luokat:
Luennot
Harjoittele (tulokset ovat paremmuusjärjestykseen)
Raportointi lukukauden aikana:
Arvosana toimitetaan dekanaattiin 3 kertaa lukukaudessa
(lokakuussa, marraskuussa, lukukauden lopussa)
Puuttuu kaksi tai useampi luokka peräkkäin - muistio dekaanin kansliaan
Kotitehtävät suoritetaan seuraavassa harjoituksessa.
3

Muodollisuudet (jatkuu)

Väliohjaustyypit:
Itsenäinen työskentely - yleensä mahdollista
käytä muistiinpanoja, opinto-oppaita jne.
Tentit - 3 teosta per lukukausi; se on kielletty
käytä referenssimateriaaleja;
kokeeseen lähetetty kirjoittamaton kontrolli
Kotitehtävät - jokaiselle määrätty
käytännön oppitunti, muista välittää
seuraava harjoituskerta
4

Luokitus

Pääindikaattorit luokituksen laskennassa
Keskimääräinen tulos
Opetussuunnitelman suorittamisprosentti (prosentti
valmiit työt - kotona, itsenäisesti,
ohjaus)
Arvio = (keskimääräinen pistemäärä) x (suoritusprosentti)
Läsnäolo
Sijoitus voi vaikuttaa kokeeseen
arviointi riita-asioissa
5

Bibliografia

Pääkirjallisuus:
Lisätiedot
kirjallisuus:
6
Teoreettisen sähkötekniikan perusteet: Opetusohjelma/ Yu. A.
Bychkov, V. M. Zolotnitsky, E. P. Chernyshev, A. N. Beljanin - Pietari:
Kustantaja "Lan", 2009.
Tehtäväkokoelma teoreettisen sähkötekniikan perusteista:
Opetusohjelma / Under. toim. Yu. A. Bychkov, V. M. Zolotnitsky,
E. P. Chernysheva, A. N. Beljanina, E. B. Solovieva. - Pietari:
Kustantaja "Lan", 2011.
Piiriteorian perusteet: Laboratoriotyöpaja päällä
teoreettinen sähkötekniikka / Toim. Yu.A. Bychkova, E.B.
Solovieva, E. P. Chernysheva. Pietari: Pietarin sähköteknisen yliopiston kustantamo "LETI",
2012.
Käsikirja teoreettisen sähkötekniikan perusteista: Koulutus
lisäys / alle. toim. Yu. A. Bychkov, V. M. Zolotnitsky, E. B.
Solovieva, E. P. Chernysheva. - Pietari: Kustantaja "Lan", 2012.
Saveljev I.V. Yleisen fysiikan kurssi. Kirja 2. Sähkö ja
magnetismi
Beletsky A.F. Lineaaristen sähköpiirien teoria
K. Tietze, W. Schenk Puolijohdepiirit
Horowitz P., Hill W. - Piirien taito
Avoin kurssi 6.002 OCW MIT – http://ocw.mit.edu

Kurssin yleiskatsaus

Kurssin aiheet teoreettiset perusteet sähkötekniikka (1
lukukausi):
Resistiivisten sähköpiirien (piirien) laskenta
Lineaaristen dynaamisten piirien laskenta (piiri, teoria
hallinta)
Numeeriset laskentamenetelmät (tietokonekäsittely
signaalit)
Lineaaristen dynaamisten piirien laskenta sinimuotoisella
vaikutukset (piirit, virtapiirit)
Operaattorin menetelmä piirien laskentaan - Laplace-muunnos
(ohjausteoria)
Taajuusominaisuudet (radiotekniikka, äänitekniikka, TV)
Kolmivaiheisten piirien laskenta (virtalähdepiirit)
Induktiivisesti kytketyt piirit (muuntajatekniikka,
virtalähdekaaviot)
7

Kurssin yleiskatsaus

Sähkötekniikan teoreettisten perusteiden kurssin pääaiheet
(2 lukukautta):
Spektrimenetelmät piirien laskentaan (radiotekniikka,
televisio, audiovisuaaliset laitteet)
Aktiivipiirit ja operaatiovahvistimet
(piiri, digitaalitekniikka)
Pitkät linjat - ketjut hajautetuilla parametreilla
(mikroaaltolaitteet ja antennit)
Diskreetit järjestelmät (digitaalinen signaalinkäsittely,
tietokonenäkö, digitaaliset laitteet ja
mikroprosessorit, järjestelmät sirulla, lääketieteellinen
tekniikka)
Epälineaariset järjestelmät (piirit, audiovisuaaliset
tekniikka, radiotekniikka)
8

Esimerkki

hehkulamppu
Tehtävä: simuloida hehkulampun toimintaa
virtapiiri
*Kuvan lähde: http://jeromeabel.net
9

Esimerkki (jatkuu)

Liitä lamppu jännitelähteeseen
*kuvalähteet: http://jeromeabel.net, https://openclipart.org
10

Esimerkki (jatkuu)

Kohde
Rakenna siihen sopiva esinemalli
ennustaa sen käyttäytymistä riittävällä tarkkuudella
Keinot tavoitteen saavuttamiseksi:
Harkitse vain meitä kiinnostavia ominaisuuksia ja
objektiparametrit (abstraktio)
nauttia eniten yksinkertaisia ​​menetelmiä, tarkkuus
jotka silti riittävät ratkaisemaan ongelman (yksinkertaistus
ja idealisointi)
Käytä tunnettuja matemaattisia menetelmiä
mallin rakentaminen ja käyttäminen
11

Esimerkki (jatkuu)

Mikä virta kulkee hehkulampun läpi?
Kuinka kauan hehkulamppu kestää yhdellä paristolla?
Minkä kokoinen johto tulisi valita liitäntään?