Физика лекции и примеры решения задач

Электротехника
Расчет цепей постоянного тока
Расчет цепей переменного тока
Расчет трехфазных цепей
Примеры  решения типовых задач
Лабораторные работы
Методические указания к решению задачи
Расчет сглаживающего фильтра
Трехфазные цепи
Цепи несиносоидального тока
Математика
Интегрирование тригонометрических функций
Вычисление интегралов от рациональных функций
Интегрирование рациональных функций
Повторные интегралы
Криволинейные интегралы первого рода
Криволинейные интегралы второго рода
Теорема Остроградского-Гаусса
Независимость криволинейных интегралов от пути интегрирования
Физические приложения двойных интегралов
Физические приложения криволинейных интегралов
Физические приложения поверхностных интегралов
Физические приложения тройных интегралов
Теорема Стокса
Поверхностные интегралы первого рода
Поверхностные интегралы второго рода
Тройные интегралы в декартовых координатах
Тройные интегралы в цилиндрических координатах
Тройные интегралы в сферических координатах
Производная показательной и логарифмической функции
Производная степенной функции
Производная произведения и частного функций
Дифференцирование и интегрирование степенных рядов
Найти производную функции
Примеры вычисления производной
Производная обратной функции
Логарифмическое дифференцирование
Исследование функций с помощью производных
Физика
Электродинамика
Электростатика
Электрический ток
Термодинамика
Решение задач
Основные операции над векторами
Кинематика твердого тела
Силы Виды взаимодействий
Закон сохранения импульса
Гравитация Законы Кеплера
Неинерциальные системы отсчета
Механические колебания
Физический маятник
Математический маятник
Резонанс
Специальная теория относительности

Преобразования Лоренца

Математическая физика
Химия
Примеры решения задач
контрольной работы
Современная теория строения
атомов и молекул
Контрольные задания
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
Химическая кинетика
Электролиз
Начертательная геометрия
Сечение геометрического тела
Аксонометрические проекции
Сборочный чертеж
Построение тел вращения
Развертка прямой призмы
Машиностроительное черчение
Профиль  резьбы
Работа «Соединение болтом»
Работа «Соединение шпилькой»
Сварные соединения
Разновидность  крепежных изделий
Выполнить эскизы с натуры
Шероховатостью поверхности
Выполнениечертежа сборочной единицы
Деталирование чертежа общего вида
Построение смешанного сопряжения.
Направления штриховки в разрезах
Сопромат
Деформации и перемещения при кручении валов
Расчет статически неопределимых балок
Действие с силами и моментами
Расчеты на прочность по допускаемым напряжениям
Расчет цилиндрических витых пружин

Примеры решения задач на прочность

Ядерная энергетика
Реакторы атомных станций
Ядерное топливо и ядерные отходы
Ядерно-энергетические транспортные установки
Блочный щит управления энергоблока
Реакторы на быстрых нейтронах
АЭС с реакторами ВВЭР нового поколения
РБМК - Реактор Большой Мощности Канальный
ВВЭР и РБМК: сравнительные характеристики
Энергосберегающие технологии
Альтернативная энергетика
Информатика
Тонкая клиентная сеть
Создание корпоративной Webсети
Восстановление ЛВС после аварий
Беспроводные сети
Серверы масштаба предприятия и суперсерверы
Протоколы сетевого управления
Прокси-серверы
Оценка эффективности локальной сети
Производительность рабочих станций и серверов ЛВС
Кабельные системы для локальных сетей
История искусства
Архитектура
Интерьеры античности и возраждения в Италии
Вид на Акрополь
План терм Константина; разрез и фасады
План  и разрез Сакристии Сан Лоренцо
Интерьеры XIV—XV веков и эпохи классицизма в России
Интерьеры Успенского собора
Усадьба «Высокие горы»
 
Цифровая фотография

КАК СОЗДАЕТСЯ ТОК В ПРОВОДНИКЕ

Еще раз: электрический ток – это организованное. Направленное движение электронов в проводнике.

Для того, чтобы заставить электроны двигаться в одну сторону, нужна сила.

Это можно сделать с помощью электрического поля (или – магнитного поля – об этом в разделе «Электромагнетизм»).

Электрическое поле

Заряженные тела и частицы взаимодействуют между собой на расстоянии.

Пространство вокруг заряженного тела, где обнаруживается действие на другие заряженные тела, называется электрическим полем.

Главные характеристики электрического поля.

Напряженность поля в данной точке – это сила, действующая на заряд в один кулон: E= F / q (Н/ Кл).

Здесь F – сила в ньютонах (Н);

  q – заряд в кулонах (Кл).

F – это та самая сила, которая будет перемещать заряды, создавать ток в проводнике.

φ – потенциал поля в данной точке – это запас энергии, это – работа, которую затрачивает поле, передвигая 1 кулон электричества из данной точки поля в бесконечность:

φ = A / q (джоуль / кулон) – это называется 1 Вольт (1 В).

(Если на передвижение одного кулона потребовалось затратить работу в один джоуль, то потенциал был равен одному вольту).

Важное понятие: нас бесконечность не интересует – нас интересует разность потенциалов между двумя точками. Ведь у любого потребителя и у любого источника – по два вывода – начало и конец или плюс и минус. Если между этими точками будет разность потенциалов, то пойдет ток через потребитель и потребитель начнет работать.

Разность потенциалов между двумя выводами проводника, потребителя, генератора называется напряжением U (В) между двумя точками или просто напряжением на потребителе, генераторе, источнике, резисторе и т.п.

Еще раз - вдумайтесь в физический смысл слова “напряжение”. Напряжение – это работа на перемещение одного кулона электричества с одной точки (проводника) в другую: U = φ- φ.

Только при наличии напряжения и может переместиться заряд из точки с большим потенциалом в точку с меньшим потенциалом.

Напряжение – это причина, вызывающая возможность создавать ток в проводнике.

Исчезло напряжение – нет тока. Темнота … И, надо полагать, чем больше будет напряжение, тем и сила тока должна быть больше.

Напряжение обозначается буквой U и измеряется в Вольтах (1 В).

1 милливольт (мВ) = 0,001 В.

1 микровольт (мкВ) = 0,000001 В.

1 киловольт (кВ) = 1000 В.

Разные потребители рассчитаны на разное напряжение: лампочка от карманного фонарика – на 3,5 В, бывает и на 2,5 В, от мотоцикла – на 6 В, от автомобиля – на 12 В.

Напряжение на телефонных станциях АТС – обычно 60 В. В домашней (бытовой) сети – обычно 220 В, реже 127 В.

Дома – ток переменный, но это физического смысла не меняет. Если подвести напряжение выше нормы – слишком много совершается работы, слишком ярко горят лампы, слишком большой ток идет через потребители – потребители должны выйти из строя. А закон есть закон …

Измерение напряжения (и ЭДС).

Напряжение можно измерить – прибором вольтметром. У вольтметра – два вывода (щупа). Выводы подключаются к точкам, между которыми и надо измерить напряжение.

Очень важное замечание: когда вольтметр подключают к источнику без лампочки, без потребителей, то вольтметр измеряет не напряжение на источнике, а электродвижущую силу источника, как говорят ЭДС источника E.

U < E. ЭДС источника тоже измеряется в вольтах, но это не совсем одно и то же – напряжение на источнике всегда меньше, чем ЭДС источника. Когда идет ток через источник, то часть ЭДС остается бесполезно внутри источника.

Электрическая прочность диэлектрика.

Выше говорилось о напряженности поля в данной точке поля: F – сила, передвигающая заряд в один кулон (в ньютонах); q – заряд в кулонах.

Новое: зная напряжение и расстояние между точками приложения напряжения, напряженность можно определить и таким способом:  E= U / l (В/ м), где U – приложенное напряжение (В); l – расстояние между точками приложения напряжения, (м).

Пример: напряжение между клеммами в розетке равно 220 В, расстояние между клеммами – 20 мм (0,02 м).

Определить напряженность.

 E= U / l = 220 В / 0,02 м = 11 000 В/м = 11 кВ/м.

Практически важный вопрос: каждый диэлектрик выдерживает определенное напряжение на 1 см, т.е. определенную напряженность, которая называется для него электрической прочностью.

Если увеличить напряженность (а это можно сделать двумя способами – или увеличить напряжение, или уменьшить расстояние между клеммами), то диэлектрик пробивается, разрушается и начинает проводить ток – несвободные электроны отрываются от атомов и становятся свободными.

Пробой диэлектрика – это авария, замыкание, пожар.

И еще одно, тоже важное: если диэлектрик нагревается, то свободные электроны появляются раньше, диэлектрическая прочность уменьшается – пробой наступает раньше.

Вопрос-задача:  1. Сколько вольт выдерживает прокладка из слюды толщиной 0,5 см? Электрическая прочность слюды 130-200 кВ/см.

2. Какой толщины прокладку из фторопласта надо поставить между контактами, если будет подведено напряжение 15 кВ?

Постоянный ток.

В электротехнике, связи, радиотехнике, автоматике применяются в основном токи четырех видов.

Далее будет идти речь только о постоянном токе.

.

Конспект.

  1. Электрический ток – это организованное, направленное движение электронов по проводнику.

2. Постоянным током называется ток, величина и направление которого не изменяются с течением времени.

3. Металлы, графит, уголь – это проводники первого рода, в них ток образуется свободными электронами.

4. Для возникновения тока на концах проводника надо создавать и поддерживать напряжение (В).

5. Все источники электрической энергии создают на своих зажимах (клеммах) электродвижущую силу – ЭДС.

6. Когда к источнику подключают потребители, то источник поддерживает на потребителях напряжение и через потребитель за счет этого начинает проходить электрический ток – потребитель начинает работать.

7. У любого источника - два вывода (два зажима, две клеммы, два полюса – плюс (+) и минус (-). 

8. Принято считать, что ток идет от плюса источника через потребители к минусу источника.

9. Для того чтобы источник мог создавать ток в потребителе, надо создать замкнутую электрическую цепь – соединить клеммы потребителя с клеммами источника соединительными проводами.

На рисунке и схеме показана работающая, т.е. замкнутая, цепь: (+) источника – соединительный провод АБ – лампочка – второй – BI – соединительный провод – (-) источника – далее внутренняя часть источника – (+) источника – и… все сначала.

10. Электрическая цепь состоит из двух частей – внешней и внутренней. Внешняя часть цепи – все, что подключено к источнику. Внутренняя часть цепи – все, что внутри источника.(Так, если телевизор включен в розетку, то он – внешняя часть цепи. А все, что находится за розеткой – провода, линия, источник – внутренняя часть цепи).

11. Не надо забывать – ток идет и по внутренней части цепи.

12. Электрическая цепь должна быть замкнутой – нигде не прерываться – ток не пойдет.

13. Сила тока показывает, сколько электричества проходит за одну секунду через поперечное сечение проводника.

14. Если за 1 секунду проходит 1 кулон электричества, то сила тока равна одному амперу.

15. Сила тока обозначается буквой I, измеряется в амперах (А):

I = q / t (Кл / с).

16. Проводимость – это свойство проводника проводить электрический ток.

17. Сопротивление (электрическое) – это свойство препятствовать (мешать) прохождению тока. Сопротивление возникает за счет того, что электроны, идущие по проводнику, сталкиваются с атомами. Чем длиннее проводник, тем больше сопротивление: R↑ - l↑. Чем толще проводник, тем меньше сопротивление: R↓ - S↑. Сопротивление зависит и от материала, из которого изготовлен проводник (от удельного сопротивления), у каждого – свое. Если нагреть проводник, сопротивление увеличивается – атомы колеблются сильнее, пройти между ними труднее R↑ - l↑.

 

 
Основы физики и электротехники. Лекции, курсовые, задачи, учебники