Электроте́хника — область техники, связанная с получением, распределением, преобразованием и использованием электрической энергии. Тепловая электростанция Гидроэлектростанция Атомная электростанция 1 - гальванический элемент. 2 - батарея элементов 3 - соединение проводов 4 - пересечение проводов на схеме без соединения 5 - зажимы для подключения 6 – ключ 7 - электрическая лампа 8 - электрический звонок 9 - резистор ( или иначе "сопротивление») 10- нагревательный элемент 11 - предохранитель Электрическое поле - это особый вид материи, посредством которой происходит взаимодействие зарядов. Скорость распространения электрического поля в вакууме равна 300000 км/с. Напряжённость Е электрического поля. - силовая характеристика E = F / q, где F — действующая на заряд сила, а q — величина заряда, расположенного в данной точке F =qE Главное свойство электрического поля – это действие его на электрические заряды с некоторой силой. Принцип суперпозиции полей Потенциалом φ точки электростатического поля называют отношение потенциальной энергии Wn заряда, помещённого в данную точку, к этому заряду q. Напряжение – это работа, совершаемая полем при перемещении заряда 1Кл. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ФОРМУЛЫ Напряженность Потенциал Потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле Разность потенциалов qΕd Электрическая цепь совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока. Цепь образуется источниками энергии, потребителями энергии , системами передачи энергии (проводами). ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц под действием электрического поля. Частицами могут быть: электроны( - ), протоны( + ). Наличие свободных заряженных частиц ( в металлическом проводнике - свободных электронов). Наличие электрического поля в проводнике (электрическое поле в проводнике создается источниками тока. Сила тока ( I )- скалярная величина, равная отношению заряда q , прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени t , в течение которого шел ток. Сила тока показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. Единица измерения силы тока в системе СИ: [I] = 1 A (ампер) АНДРЕ-МАРИ АМПЕР (1775 - 1836) - французский физик и математик В 1948 г. было предложено в основу определения единицы силы тока положить явление взаимодействия двух проводников с током: При прохождении тока по двум параллельным проводникам в одном направлении проводники притягиваются, а при прохождении тока по этим же проводникам в противоположных направлениях отталкиваются. Обычно молнию рисуют бьющей сверху вниз. Между тем в действительности свечение начинается снизу и только затем распространяется по вертикальному каналу. Молния – точнее ее видимая фаза, оказывается, бьет снизу вверх! Домашняя молния. На столе разложить большой полиэтиленовый пакет. На него поставить противень. На середину противня положить большой кусок пластилина, такой чтобы, вместе с пластилином поднимался и противень. Взявшись за пластилин, как за ручку, круговыми движениями потереть противень о полиэтилен. Потом, держась только за пластилин, приподнять противень, а другой рукой поднести к краю противня монету. С противня в монету ударит искра, так как противень, потёртый о полиэтилен, приобрёл отрицательный заряд. Между заряженным противнем и монетой присходит разряд. Так же образуется молния в природе! Электрический ток, протекающий через тело человека, оказывает следующие воздействия: менее 0,01 А — не ощущается или ощущается очень слабо; 0,02 А — вызывает болезненные ощущения; 0,03 А — нарушает дыхание; 0,1 А - вызывает фибрилляцию сердца, что нередко приводит к смерти (самый опасный ток); более 0,2 А — вызывает сильный ожог и останавливает дыхание. Определите силу тока в следующих ситуациях. 1) За 10 секунд через катушку гальванометра проходит 1 Кл электрического заряда. Определите силу тока в следующей ситуации: Задание №2. Через электрическую лампу за 10 мин проходит 300 Кл электрического заряда. Определите силу тока в следующей ситуации: Задание №3. За время передачи «Спокойной ночи малыши»(10 мин) через включенный в розетку провод телевизора проходит 720 Кл электрического заряда. Определите силу тока в следующей ситуации: Задание №4. За 0,5 часа работы пылесоса через его электромотор прошло 900 Кл электрического заряда. Задание №5. Через водный раствор медного купороса за 2 часа прошло 72 Кулона электрического заряда. На отрицательном электроде выделилось при этом 13,6 г меди. Напряжение ( U ) равно отношению работы электрического поля по перемещению заряда к величине перемещаемого заряда на участке цепи. Единица измерения напряжения в системе СИ: [U]=1B 1 Вольт равен электрическому напряжению на участке цепи, где при протекании заряда, равного 1 Кл, совершается работа, равная 1 Дж: 1 В = 1 Дж/1 Кл. Вольтметр включается в электрическую цепь параллельно тому элементу, на котором он измеряет напряжение. Когда человек касается провода, напряжением выше ток пробивает кожу. находящегося 240 под В, Если по проводу течет ток, величина которого еще не смертельна, но достаточна для того, чтобы вызвать непроизвольное сокращение мышц руки (рука как бы “прилипает” к проводу), то сопротивление кожи постепенно уменьшается, и в конце концов ток достигает смертельной для человека величины в 0,1 А. Человеку, попавшему в такую опасную ситуацию, нужно как можно скорее помочь, стараясь “оторвать” его от провода, не подвергая при этом опасности себя. Что будет с человеком, который окажется рядом с упавшим оголенным кабелем, находящимся под высоким напряжением ? Записать формулы в словарь. Интересный факт о молнии. Многие единицы физических величин в электротехнике носят имена ученых. Но, интересно, что лишь один из них, а это был Георг Ом, был дважды удостоен такой чести. Всем знакома единица измерения сопротивления «Ом», но оказывается, что в некоторых странах физическую величину, обратную сопротивлению — электропроводность, измеряют в величинах, называющихся «мо». Казус, но! В 1827 году немец по имени Георг Ом, снискавший позднее всемирную славу, не сдал экзамен и не был допущен к преподаванию физики в школе из-за крайне низкого уровня знаний и отсутствия педагогических способностей. + + - Дж/Кл = [ B ] + + ЭДС численно равна работе сторонних сил, затрачиваемой этим полем на перемещение единицы заряда из одной точки поля в другую. + Рассчитать силу тока, проходящую по медному проводу длиной 100м, площадью поперечного сечения 0,5мм2, если к концам провода приложено напряжение 6,8B. Удельное сопротивление меди 0.017Ом мм/м. Дано: l=100м ;S=0,5мм2; U=6,8В I-? Решение: Ответ: Сила тока равна 2А. В электрическую цепь включены последовательно резистор сопротивлением 5 Ом и две электрические лампы сопротивлением 500 Ом. Определите общее сопротивление проводника. Дано: R рез=5 Ом;Rл1=500 Ом ; Rл2=500 Ом Rобщ-? Решение: Rобщ = R рез + Rл1 + R л2 = 5 + 500 +500 = 1005 Ом Ответ: Общее сопротивление проводника равно 1005 Ом. Четыре проводника сопротивлением 2, 3, 4 и 6 Ом соединены параллельно. Определить общее сопротивление проводников и силу тока в этой сети при напряжении 24 В. РАБОТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА Работа электрического тока показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику. Единица измерения работы электрического тока в системе СИ: [ A ] = 1 Дж = 1A. B . c При расчетах работы электрического тока часто применяется внесистемная кратная единица работы электрического тока: 1 кВт.ч (киловатт-час). 1 кВт.ч = 3 600 000 Дж Мощность электрического тока показывает работу тока, совершенную в единицу времени и равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена. так как А = IUt, то мощность электрического тока равна: Единица мощности электрического тока в системе СИ: [ P ] = 1 Вт (ватт) = 1 А . B В свое время в качестве единицы мощности Дж. Уатт (Ватт) предложил такую единицу, как «лошадиная сила». Эта единица измерения дожила до наших дней. Но в Англии в 1882 г. Британская ассоциация инженеров решила присвоить имя Дж. Уатта единице мощности. Теперь имя Джеймса Уатта можно прочесть на любой электрической лампочке. Это был первый в истории техники случай присвоения собственного имени единице измерения. С этого случая и началась традиция присвоения собственных имен единицам измерения Одну из паровых машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос. При выборе необходимой мощности паровой машины пивовар определил рабочую силу лошади как восьмичасовую безостановочную работу до полного изнеможения лошади. Расчет показал, что каждую секунду лошадь поднимала 75 кг воды на высоту 1 метр, что и было принято за единицу мощности в 1 лошадиную силу. Ток, протекающий в спиралях электроламп, нагревает их до очень высокой температуры. Поэтому, чтобы спирали служили дольше, их заключают в стеклянные баллоны, заполненные в лампах большой мощности инертным газом. В баллонах ламп малой мощности (до 40 Вт) - вакуум. Чтобы лампа работала дольше, температура спирали таких ламп ниже, а свет имеет желтый оттенок. Количество теплоты, выделяющееся в проводнике с током, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлен ию проводника и времени прохождения ток. Q = I2Rt. Q – выделившееся количество теплоты, Дж I – сила электрического тока в проводнике, А R – сопротивление проводника, Ом t – время прохождения тока, с Q = UIt 1 Дж = 0.001 КДж 1кДж = 0.239 ккал. 1 ккал = 4,184 кДж 1 кВт. ч = 860,4 ккал 1 кВт. ч = 3600кДж 1 кДж = 0.00028кВт.ч Мощность электрического утюга равна 600 Вт, а мощность телевизора 100 Вт. Определите работу тока в них за 1час и стоимость израсходованной энергии при тарифе 3 р 90 коп. за 1 кВтч. Предохранитель в квартире установлен на 6 А. Можно ли включить в сеть утюг мощностью 800 Вт, если уже включены 4 лампочки по 100 Вт каждая. Напряжение в сети 220 В. Сколько тепла выделит в течении 1 часа ток 5 А, проходя по нагревательной спирали электрического утюга , если спираль имеет сопротивление 24 Ом. Электродвижущая сила аккумулятора 2 В, внутреннее сопротивление 0.5Ом. Зажимы аккумулятора замкнуты проводником сопротивлением 3.5Ом. Определить сколько тепла выделит ток в проводнике в течении 0.5ч. Добавить определения в словарь: Закон Ома для участка цепи Э.Д.С Закон Ома для полной цепи Работа тока Мощность тока Закон Джоуля -Ленца Cумма токов, подходящих к узловой точке электрической цепи, равна сумме токов, уходящих от этого узла. I = I1+I2+I3+I4 Если в электрической цепи включены два источника энергии, эдс которых совпадают по направлению, то эдс всей цепи равна сумме эдс этих источников, т. е. E = E1+E2. Если же в цепь включено два источника, эдс которых имеют противоположные направления,, то общая эдс цепи равна разности эдс этих источников Е = Е1—Е2. Дано : Найти: Rэкв
