Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Ответ: 0,745 нФ.
1.5. Дайте определения электрического потенциала и разности электрических потенциалов.
1.6. Дайте определения линейных и нелинейных емкостных элементов.
1.7. Определите общую емкость двух конденсаторов, включенных параллельно, емкостью 1 мкФ каждый (см. рис. 1.9).
Ответ: 2 мкФ.
1.8. Определите общую емкость двух конденсаторов, включенных последовательно, емкостью 2 мкФ каждый (см. рис. 1.10).
Ответ: 1 мкФ.
ГЛАВА 2
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
2.1. Общие сведения
Систематическое исследование электрических явлений и их практических приложений исторически началось с изучения свойств не изменяющегося во времени тока. Этому способствовали наличие и доступность источников электрической энергии постоянного тока — сначала гальванических элементов (А. Вольта, 1743—1827), позднее аккумуляторов, а также первые успехи применения электричества для освещения (П.Н.Яблочков, 1847— 1894), электролиза и гальванопластики (Б.С.Якоби, 1801 — 1874).
Экспериментальные исследования свойств постоянного тока, проведенные А. М. Ампером (1775—1836), Г. С. Омом (1787—1854), LLL О. Кулоном (1736—1806) и другими физиками, позволили выявить и обосновать ряд закономерностей и понятий. Дальнейшие исследования, выполненные М. Фарадеєм (1791 — 1867), Э.Х..Ненцем (1804-1865), Д.Генри (1797-1878), Э.В.Сименсом (1816-1892), Д. Джоулем (1818-1889), В. Вебером (1804-1891), Д. К.Максвеллом (1831 — 1879), Г. Р. Герцем (1857—1894) и другими учеными, показали, что большинство закономерностей, выявленных при анализе цепей постоянного тока, являются фундаментальными законами электротехники.
Электротехническое устройство — это промышленное изделие, предназначенное для выполнения определенной функции при решении комплексной проблемы производства, распределения, контроля, преобразования и использования электрической энергии.
Электротехнические устройства постоянного тока весьма разнообразны, например аккумулятор, линия передачи энергии, амперметр, реостат. Постоянный ток применяется при получении алюминия электрохимическим способом, на городском и железнодорожном электротранспорте, в электронике, медицине и других областях науки и техники.
2.2. Элементы электрической цепи постоянного тока
Электрическая цепь, или цепь постоянного тока, в общем случае содержит источники электрической энергии, приемники элек-
19
трической энергии, измерительные приборы, аппараты автоматики и управления, соединительные линии и провода.
В источниках электрической энергии осуществляется преобразование в электрическую энергию каких-либо других форм энергии, например энергии химических процессов в гальванических элементах и аккумуляторах, тепловой энергии в термопреобразователях на основе термопар.
В приемниках электрической энергии электрическая энергия преобразуется, например, в механическую (двигатели постоянного тока), тепловую (электрические печи), химическую (электролизные ванны).
Электрические аппараты автоматики и управления, соединительные линии и измерительные приборы служат для передачи электрической энергии от источников, распределения ее между приемниками и контроля режима работы всех электротехнических устройств.
Графическое изображение электрической цепи называется схемой. Различают несколько способов изображения цепи. На рис. 2.1 в качестве примера приведено эскизное изображение электротехнических устройств и способа их соединения в простейшей цепи постоянного тока. При замыкании рубильника / к лампе накаливания 2 — приемнику электрической энергии — подключается источник электрической энергии постоянного тока — аккумуляторная батарея 3. Для контроля режима работы приемника энергии включены амперметр 4 и вольтметр 5. Натурное изображение электротехнических устройств и их соединений приводит к громоздким и трудоемким чертежам. Изображение цепи можно упростить, если каждое электротехническое устройство заменить (по ГОСТу) его условным обозначением (рис. 2.2). Такие графические изображения цепей называются принципиальными схемами. Принципиальная схема показывает назначение электротехнических
Рис. 2.1
20
+
ф
Рис. 2.2
Рис. 2.3
устройств и их взаимодействие, но неудобна при расчетах режима работы цепи. Для того чтобы выполнить расчет, необходимо каждое электротехническое устройство представить его схемой замещения.
Схема замещения электрической цепи состоит из совокупности различных идеализированных элементов, выбранных так, чтобы можно было с заданным приближением описать процессы в цепи.
Конфигурация схемы замещения цепи определяется геометрическими (топологическими) понятиями: ветвь, узел, контур.
Ветвь схемы состоит из одного или нескольких последовательно соединенных элементов, каждый из которых имеет два вывода (начало и конец), причем к концу каждого предыдущего элемента присоединяется начало следующего.
В узле схемы соединяются три или большее число ветвей.
Контур — замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям так, что ни одна ветвь и ни один узел не встречаются больше одного раза.
Схема замещения (рис. 2.3) цепи, показанной на рис. 2.1, содержит три ветви, причем две состоят из одного элемента каждая, а третья — из трех элементов. На рисунке указаны параметры элементов: Rn — сопротивление цепи лампы; Ry — сопротивление цепи вольтметра; RA — сопротивление цепи амперметра; E — ЭДС аккумулятора и /?ет — его внутреннее сопротивление. Три ветви соединены в двух узлах а и Ь.
