Електротехніка гр.19/24 16.01.2025
Урок№1,2: Характеристика та зміст предмету. Силові лінії електрополя. Закон кулона. Напруженість.
Електротехніка – галузь науки і техніки, пов'язана із застосуванням електричних і магнітних явищ для перетворення енергії, добування і зміни складу хімічних речовин, виробництва та обробки матеріалів; галузь, що охоплює питання одержання (виробництва), розподілу, перетворення і застосування електроенергії. Галузь енергетики пов'язана з перетворенням енергії різних видів на електричну з її передаванням, розподілом, споживанням та оберненим перетворенням на енергію інших видів; в галузі технології — з використанням електричної енергії в електрохімії, електротермії, на транспорті, в гірничій справі та ін. Електротехніка як наука сформувалась в кінці 19 ст. після переходу телеграфу і електропостачання на комерційну основу. На даний момент вона включає в себе багато підрозділів: енергетику, електроніку, системи контролю і керування, обробка сигналів і телекомунікації. В деяких країнах розділяють електротехніку та електроніку, вважаючи, що перша має справу лише з крупними електросистемами (наприклад, з передачею електроенергії і системами керування електродвигунами), а остання - з електронними мікросистемами (наприклад, з комп'ютерами і інтегральними схемами). Іншими словами, електротехніка зв'язана з передачею електроенергії, а електроніка - з передачею даних, інформації.
Електричне поле. Картина поля. Джерела напруженості
У просторі навколо зарядженого тіла існує електричне поле. Для того, щоб упевнитися в цьому, досить піднести до тіла спробний заряд. Навіть у вакуумі заряджене тіло огорнуто не пустотою, а електричним полем. Це поле, за сьогоднішніми уявленнями щодо цього питання, є одним із видів матерії, через який заряди взаємодіють. Заряд, розташований на тілі, розміри якого малі порівняно з відстанями до інших тіл, з якими він взаємодіє, називають точковим. Сила взаємодії точкових зарядів підпорядковується закону Кулона.
Величина ε, яку називають діелектричною проникністю, враховує вплив середовища на силу взаємодії. У пустоті (і наближено у повітрі) відносне значення цієї величини дорівнює 1. У інших діелектричних середовищах відносна діелектрична проникність більша за 1, звідки випливає, що у будь-якому середовищі електричне поле послаблюється порівняно з вакуумом. Це пояснюється наявністю поля зв'язаних зарядів, яке має протилежний напрям до поля вільних зарядів. Як випливає з закону Кулона, сила взаємодії зарядженого тіла із спробним зарядом залежить від величини останнього. Відношення сили, яка діє на заряд, до величини цього заряду, назвали напруженістю електричного поля
Електричне поле зручно графічно зображувати за допомогою картини так званих силових ліній, чи ліній напруженості. Ця лінія характерна тим, що дотична до неї у кожній точці збігається з напрямом вектора напруженості електричного поля. Якщо поле створюється зарядженою кулею чи точковим зарядом, то лінії напруженості є прямими, які радіально розходяться від заряду чи від центру кулі. На рис. 1 а і б зображені поля позитивних зарядів, причому, заряд на рис. 1 б вдвічі більший, ніж на рис 1 а.
Більш потужне поле зображується більш щільно розташованими лініями напруженості. Такий спосіб зображення рівня інтенсивності електричного поля цілком природний, оскільки за відсутності поля, силових ліній не повинно бути зовсім. Поле негативного заряду відрізняється лише напрямом силових ліній (рис. 1 в). Більш складною виходить картина силових ліній електричного поля у випадку, коли поле створюється не одним зарядом, а декількома. У цьому випадку картина поля будується за принципом суперпозиції полів окремих зарядів. Наприклад, на рис. 2 зображене поле, яке створюється двома однаковими за величиною і протилежними за знаком зарядами
На рис. 3 зображене поле, яке створюється двома однаковими за величиною і знаком зарядами.
На рис. 4 зображено однорідне електричне поле плоского конденсатора, яке має місце за умови, що відстань між обкладинками значно менша, ніж розміри пластин. Однорідним називається поле, у якому напруженість електричного поля в усіх точках має одну і ту ж величину і однаковий напрям. У такому полі силові лінії є паралельними і щільність їх скрізь однакова. Якщо між обкладинками конденсатора знаходиться діелектрик, то поле у ньому послаблюється. Причиною є те, що на поверхнях діелектрика виникають зв'язані заряди, поле яких протилежне до поля вільних зарядів, які знаходяться на обкладинках. Як випливає з рис. 5, у конденсаторі, який містить діелектрик, всередині діелектрика кількість ліній напруженості електричного поля менша, ніж у повітряному проміжку.
У всіх розглянутих випадках електричне поле створювалось так званими джерелами. Під джерелами розуміють ті точки, в яких лінії напруженості електричного поля починаються чи закінчуються. Тобто, електричні заряди, які створюють електричне поле, є його джерелами. Точки, в яких силові лінії поля починаються, називають витоками, а де вони закінчуються ˗ стоками. Джерелами напруженості електричного поля є усі заряди, як вільні, так і зв'язані. Лінії поля, створеного джерелами, починаються і закінчуються на цих джерелах, тому вони ніколи не бувають замкненими
Немає коментарів:
Дописати коментар