Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Закон Ома для повного кола з ЕРС.

· В повному колі окрім опору навантаження є ще джерело живлення, яке має свій власний внутрішній опір. Сила струму в ньому визначається формулою

· де — електрорушійна сила, — опір навантаження, -внутрішній опір джерела струму.

5. Послідовне з’єднання резисторів.

· При послідовному з'єднанні провідників сила струму в будь-яких частинах кола одна й та ж:

· Повна напруга в колі при послідовному з'єднанні, або напруга на полюсах джерела струму, дорівнює сумі напруг на окремих ділянках кола:

· Загальний опір усієї ланки кола дорівнює сумі опорів

.

6. Паралельне з’єднання резисторів.

· При паралельному з'єднанні падіння напруги між двома вузлами, що поєднують елементи кола, однакове для всіх елементів. При цьому величина, зворотна загальному опору кола, дорівнює сумі величин, обернених опорам паралельно включених провідників.

· Сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струмів в окремих паралельно з'єднаних провідниках:

· Напруга на ділянках кола і на кінцях всіх паралельно з'єднаних провідників одна й та ж:

· Опір ділянки визначається із рівняння і є сумою провідностей

7. Закони Кірхгофа для постійного струму.

Перше правило Кірхгофа

· Перший встановлює зв'язок між сумою струмів, спрямованих до вузла електричного з'єднання (додатні струми), і сумою струмів, спрямованих від вузла (від'ємні струми). Згідно з цим законом алгебраїчна сума струмів, що збігаються в будь-якій точці розгалуження провідників, дорівнює нулю:

· Перше правило Кірхгофа є наслідком закону збереження заряду. Для неперервно розподілених струмів у просторі воно відповідаєрівнянню неперервності.

Друге правило Кірхгофа

· Для будь-якого замкнутого контура проводів сума електрорушійних сил дорівнює сумі добутків сил струму на кожній ділянці контура на опір ділянки, враховуючи внутрішній опір джерел струму.

· Математично друге правило Кірхгофа записується так:

8. Самостійний розряд. Види самостійних розрядів.

· Розряди, які виникають у сильних електричних полях за рахунок іонізації, що виникає при протіканні струму, називаються самостійними газовими розрядами.

· Тліючий розряд

· Дуговий розряд

· Іскровий розряд

· Коронний розряд

9. Індуктивність у колі змінного струму.

· Індуктивність — фізична величина, що характеризує здатність провідника нагромаджувати енергію магнітного поля, коли в ньому протікає електричний струм.

· Позначається здебільшого латинською літерою L, в системі СІ вимірюється в Генрі

10. Ємність у колі змінного струму.

· Змі́нний струм — електричний струм, сила якого періодично змінюється з часом.

Здебільшого коливання струму відбуваються за гармонічним законом

,

· де — амплітуда струму, — частота, — фаза струму.

· Змінний струм виникає в електричному колі зі змінною напругою. Коливання напруги відбуваються за подібним законом, проте, в загальному випадку із зсувом фази

· Перевагою змінного струму є те, що його легше виробляти й передавати до споживача. Постійний струмможна отримати зі змінного за допомогою випрямлення.

11. Дія магнітного поля на провідник зі струмом (сила Ампера).

· Сила Ампера залежить від сили струму , елемента (частини) довжини провідника , кута між напрямом струму і напрямом ліній магнітного поля та магнітної індукції , і задається формулою

· У векторній формі сила Ампера записується

.

· Якщо кут між векторами i менший, ніж 90°, то:

· Якщо кут між векторами i дорівнює 90°, тоді sin90°=1, звідси:

.

· Магнітна індукція у просторі навколо провідника зі струмом визначається законом Біо-Савара.

12. Дія магнітного поля на електричний заряд (сила Лоренца).

· Си́ла Ло́ренца — сила, що діє на електричний заряд, який перебуває у електромагнітному полі.

.

· Тут — сила, — величина заряду, — напруженість електричного поля, — швидкість руху заряду, — вектор магнітної індукції^[1]. Іноді силою Лоренца називають лише другу складову цього виразу — силу, яка діє на заряд, що рухається, з боку магнітного поля

().

· Електричне поле діє на заряд із силою, направленою вздовж силових ліній поля. Магнітне поле діє лише на рухомі заряди. Сила дії магнітного поля перпендикулярна до силових ліній поля й до швидкості руху заряду.

· Названа на честь Гендрика Лоренца, який розробив це поняття 1895 року.

13. Електромагнітні коливання та хвилі.

· Електромагнітні хвилі описуються загальними для електромагнітних явищ рівняннями Максвелла. Навіть у випадку відсутності у просторі електричних зарядів і струміврівняння Максвелла мають відмінні від нуля розв'язки. Ці розв'язки описують електромагнітні хвилі.

· У випадку відсутності зарядів і струмів рівняння Максвелла набирають наступного виду:

,

,

,

.

· Застосовуючи операцію rot до перших двох рівнянь можна отримати окремі рівняння для визначення напруженості електричного і магнітного полів

· Ці рівняння мають типову форму хвильових рівнянь. Їхніми розв'язками є суперпозиція виразів наступного типу

,

,

· де - певний вектор, який називається хвильовим вектором, ω - число, яке називається циклічною частотою, φ - фаза. Величини та є амплітудами електричної та магнітної компоненти електромагнітної хвилі. Вони взаємно перпендикулярні й рівні за абсолютною величиною. Фізична інтерпретація кожної із введених величин дається нижче.

14. Тверде тіло. Види зв’язку атомів у твердому тілі.

· Тверде тіло — агрегатний стан речовини, що характеризується стабільністю форми на відміну від інших агрегатних станів рідини та газу. Атоми твердих тіл більшість часу проводять в околі певних рівноважних положень, здійснюючи тільки незначні теплові коливання.

15. Порівняльна характеристика провідності діелектриків провідників, напівпровідників.

· Провідник — матеріал, що проводить тепло або електрику (на противагу діелектрику). Для провідника характерні високі тепло- абоелектропровідність. Найчастіше провідник є речовиною, яка має багато вільних електронів (метали). Діелектрики, типу скла чи кераміки, мають мало вільних електронів. Вуглець — єдиний неметал, що є (у деяких формах) провідником тепла й електрики. Речовини типу кремнію і германію, електропровідність яких має проміжне значення у порівнянні з провідниками й діелектриками називаються напівпровідниками. Їх електропровідність може змінюватися у широкому діапазоні під впливом тепла, світла і напруги.

· Напівпровідни́к — матеріал, електропровідність якого має проміжне значення між провідностями провідника та діелектрика. Відрізняються від провідників сильною залежністю питомої провідності від концентрації домішок, температури і різних видів випромінювання. Основною властивістю цих матеріалів є збільшення електричної провідності з ростом температури.

· Діелектрики — це матеріали, в яких заряди не можуть пересуватися з однієї частини тіла в іншу (зв'язані заряди). Зв'язаними зарядами є заряди, що входять в складатомів або молекул діелектрика, заряди іонів, в кристалах з іонною ґраткою.

16. Принцип роботи напівпровідникового діода.

· Напівпровідниковий діод — це напівпровідниковий прилад з одним випрямним електричним переходом і двома зовнішніми виводами. Випрямним електричним переходом, в напівпровідникових діодах, може бути електронно-дірковий перехід, гіперперехід або контакт метал-напівпровідник. Класифікацію напівпровідникових діодів проводять за наступними ознаками:

17. Взаємодія між зарядами. Закон Кулона. Формула

· Закон Кулона — один з основних законів електростатики, який визначає величину та напрямок сили взаємодії між двома нерухомими^[1] точковими зарядами. Експериментально з задовільною точністю був вперше доведений Генрі Кавендішем у 1773, який використовував метод сферичного конденсатора, але його роботи не були опубліковані. В1785 році закон був встановлений Шарлем Кулоном за допомогою спеціальних крутильних терезів.

· В однорідному ізотропному середовищі сила взаємодії між зарядами зменшується в ε разів: , де εдіелектрична проникність середовища.

18. Закон Ома для кола з ЕРС. Закон Ома для ділянки кола.

· Закон Ома — це твердження про пропорційність сили струму в провіднику прикладеній напрузі.

· Найпростіше електричне коло може складатися з джерела струму, споживача опору R, з’єднувальних провідників, амперметра і вольтметра.
Закон Ома для ділянки електричного кола: на деякій ділянці кола сила струму I прямо пропорційна напрузі U і обернено пропорційна опору R ділянки:

· В повному колі окрім опору навантаження є ще джерело живлення, яке має свій власний внутрішній опір. Сила струму в ньому визначається формулою

· де — електрорушійна сила, — опір навантаження, -внутрішній опір джерела струму.

19. Опір. Провідність резистора (провідника). Залежність опору від температури (формула).

· Електри́чний о́пір — властивість провідника створювати перешкоди проходженню електричного струму.

· Позначається здебільшого латинською літерою R, одиниця опору в СІ - Ом.

· Електричний опір використовується у випадках лінійної залежності електричного струму в провіднику від прикладеної напруги, й є коефіцієнтом пропорційності між падінням напруги U й силою струму I

.

· Схема складається з двох паралельно сполучених блоків, один з них складається з послідовно сполучених резисторів та , загальним опором , інший з резистора , загальна провідність буде становити . Таким чином загальний опір можна обчислити за рівнянням .

Причиною виникнення опору є розсіювання (зіткнення) носіїв заряду на атомах ґратки. При збільшенні температури, по-перше, збільшується теплова швидкість електронів; по-друге, збільшується амплітуда коливання атомів відносно їхнього рівноважного положення. Необхідно зазначити, що вплив першого процесу, а саме — збільшення теплової швидкості, в меншій мірі впливає на опір провідника, ніж коливання атомів, оскільки при кімнатній температурі (20^o С) теплова швидкість становить близько 10⁵см/сек, або 100 км/сек. Тому підвищення температури, наприклад на Δt = 40 — 60 °C, не приведе до суттєвого збільшення швидкості. А от амплітуда коливання атомів може збільшитися в кілька разів. Це викличе збільшення ефективного перетину розсіювання носіїв заряду на атомах і, як наслідок, приведе до збільшення ймовірності розсіювання. Зазначені явища призводять до втрат енергії носіями заряду. Струм через провідник при цьому зменшиться, тобто опір провідників при нагріванні збільшується.

20. Електричний струм в різних середовищах.

Електричний струм — впорядкований рух заряджених частинок у просторі. У металах це електрони, напівпровідниках -електрони та дірки, у електролітах - позитивно та негативно заряджені іони, у іонізованих газах — іони та електрони. За напрямок струму вибирають рух позитивно заряджених частинок. Таким чином, напрямок струму в металах протилежний напрямку руху електронів.

21. Електропровідність твердих тіл: провідники, діелектрики, напівпровідники.

· Провідник — матеріал, що проводить тепло або електрику (на противагу діелектрику). Для провідника характерні високі тепло- абоелектропровідність. Найчастіше провідник є речовиною, яка має багато вільних електронів (метали). Діелектрики, типу скла чи кераміки, мають мало вільних електронів. Вуглець — єдиний неметал, що є (у деяких формах) провідником тепла й електрики. Речовини типу кремнію і германію, електропровідність яких має проміжне значення у порівнянні з провідниками й діелектриками називаються напівпровідниками. Їх електропровідність може змінюватися у широкому діапазоні під впливом тепла, світла і напруги.

· Діелектрики — це матеріали, в яких заряди не можуть пересуватися з однієї частини тіла в іншу (зв'язані заряди). Зв'язаними зарядами є заряди, що входять в складатомів або молекул діелектрика, заряди іонів, в кристалах з іонною ґраткою.

· Напівпровідни́к — матеріал, електропровідність якого має проміжне значення між провідностями провідника та діелектрика. Відрізняються від провідників сильною залежністю питомої провідності від концентрації домішок, температури і різних видів випромінювання. Основною властивістю цих матеріалів є збільшення електричної провідності з ростом температури.

22. Напівпровідникові діоди і транзистори.

· Напівпровіднико́вий діо́д — це напівпровідниковий прилад з одним випрямним електричним переходом і двома зовнішніми виводами.

· Випрямним електричним переходом, в напівпровідникових діодах, може бути електронно-дірковий перехід, гіперперехід або контакт метал-напівпровідник.

· Випрямний перехід, окрім ефекту випрямлення, має й інші властивості, що використовуються для створення різних видів напівпровідникових діодів: випрямних діодів,стабілітронів, лавинно-пролітних діодів, тунельних діодів, варикапів та інших. Тому напівпровідникові діоди поділяють: на випрямні, високочастотні та надвисокочастотні, імпульсні, опірні (стабілітрони), чотиришарові перемикаючі, фотодіоди, світлодіоди, тунельні діоди та інші.

· Транзи́стор — напівпровідниковий елемент електронної техніки, який дозволяє керувати струмом, що протікає через нього, за допомогою прикладеної до додаткового електрода напруги.

· Транзистори є основними елементами сучасної електроніки. Зазвичай вони застосовуються в підсилювачах і логічних електронних схемах. У мікросхемах в єдиний функціональний блок об'єднані тисячі й мільйони окремих транзисторів.

· За будовою та принципом дії транзистори поділяють на два великі класи: біполярні транзистори й польові транзистори. До кожного з цих класів входять численні типи транзисторів, що відрізняються за будовою і характеристиками.

23. Явище самоіндукції та ЕРС самоіндукції. Індуктивність.

· Самоіндукція — явище виникнення електрорушійної сили в провіднику при зміні електричного струму в ньому. Знак електрорушійної сили завжди такий, що вона протидіє зміні сили струму. Самоіндукція призводить до скінченного часу наростання сили струму при вмиканні джерела живлення і спадання струму при розмиканніелектричного кола.

· Величина електрорушійної сили самоіндукції визначається за формулою

,

· де — е.р.с., — сила струму, L — індуктивність.

· Індуктивність — фізична величина, що характеризує здатність провідника нагромаджувати енергію магнітного поля, коли в ньому протікає електричний струм.

· Позначається здебільшого латинською літерою L, в системі СІ вимірюється в Генрі.

· Дорівнює відношенню магнітного потоку Φ через контур, визначений електричним колом, до величини струму І в колі, тобто

.

· Енергія магнітного поля, створеного електричним струмом у колі, визначається формулою

.

· Індуктивність залежить від форми контура.

24. Активний та реактивний опір.

· Акти́вний о́пір — частина повного опору електричного кола змінному струмові, яка поглинає електричну енергію і визначається вживаною потужністю P таструмом I в колі за формулою

.

· Реакти́вний о́пір — величина, що характеризує опір що надається змінному струму електричною ємністю і індуктивністю кола (її ділянки).

· Вимірюється в Омах.

25. Миттєве значення напруги, сили струму та Е.Р.С.

· Миттєве значення потужності електричного струму дорівнює

, повна потужність

, активна потужність

, реактивна потужність

· де U — напруга, а - зсув фаз між напругою і струмом.

· Однак практичніше використовувати усереднене значення потужності

,

· де — амплітудне значення сили струму, — амплітудне значення напруги.

· Змінний струм характеризують також діючими значеннями сили струму й напруги

26. Призначення, будова і принцип дії трансформатора.

· Трансформа́тор — пристрій, що використовується для перетворення електричної енергії одного рівня напруги в електричну енергію іншого рівня напруги.

· Трансформатор (від лат. Transformo - перетворювати) - статичний електромагнітний пристрій, що має дві або більше індуктивно зв'язані обмотки і призначений для перетворення за допомогою електромагнітної індукції однієї або кількох систем (напруг) змінного струму в одну або декілька інших систем (напруг) змінного струму без зміни частоти системи (напруги) змінного струму (ГОСТ 16110-82).

· Трансформатори широко застосовуються в лініях електропередач, в розподільних та побутових пристроях. Передачаелектроенергії відбувається з меншими втратами при високій напрузі й малій силі струму. Тому зазвичай лінії електропередач високовольтні. Водночас побутові й промислові машини вимагають високої сили струму й малої напруги, тому перед споживанням електроенергія перетворюється в низьковольтну.

· Трансформатори характеризуються дуже високим коефіцієнтом корисної дії.

· Вперше трансформатори, як такі були продемонстровані в 1882 році, хоча ще в 1876 році Яблочков використовував аналогічний пристрій для створених ним освітлювальних пристроїв — «свічок Яблочкова». Винахід трансформатора був важливим фактором у так званій війні струмів — конкурентній боротьбі за те, який електричний струм, постійний чи змінний ефективніший для масового користування.

· Найпростіший трансформатор складається з обмоток на спільному осерді. Одна з обомоток під'єднана до джерела змінного струму. Ця обмотка називається первинною. Інша обмотка, вторинна, служить джерелом струму для навантаження. Створений струмом у первинній обмотці змінний магнітний потік викликає появу е.р.с. у вторинній обмотці, оскільки обидві обмотки мають спільне осердя. Співвідношення е.р.с. у вторинній обмотці й напруги на первинній залежить від кількості витків у обох обмотках. В ідеальному випадку

,

· де індексом P позначені величини, що стосуються первинної обмотки, а індексом S — відповідні величини для вторинної обмотки, U — напруга, N — кількість витків, I — сила струму.

· Таким чином, перетворення напруги й сили струму в трансформаторів визначається кількістю витків у первинній та вторинній обмотках. Напруга пропорційна кількості витків, тоді як сила струму обернено пропорційна їй.