ЛЕКЦІЯ 1

РОЗДІЛ 1. ЕЛЕКТРИЧНІ КОЛА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Тема 1. Основні поняття та закони електротехніки

1.1. Електрична напруга

1.2. Електрорушійна сила

1.3. Електричний струм

1.4. Електричний опір

1.5. Закон Ома

1.6. Закони Кірхгофа

1.7. Електричне коло

1.8. Схеми електричних кіл.

1.9. Перетворення електричних кіл.

Запитання для самоперевірки

ЛЕКЦІЯ 1

Розділ 1 електричні кола постійного струму Тема 1. Основні поняття електротехніки

Носієм електричної енергії є особлива форма матерії – електромагнітне поле, головна особливість якого полягає в тому, що воно чинить силову дію на електрично заряджені частинки. Ця сила залежить від швидкості руху цих частинок, їх заряду та інтенсивності поля.

Така властивість електромагнітного поля є основою пов’язаних між собою електричних і магнітних явищ, відомих з курсу фізики – взаємодії електрично заряджених або намагнічених тіл, електричного струму, електромагнітної індукції та ін.

Використання цих явищ для вироблення, передавання, перетворення і споживання електричної енергії вивчає електротехніка.

1. Електрична напруга

Відношення роботи А, затраченої силами поля на переміщення частинки із за-рядом вздовж деякого шляху, до величини цього заряду є фізичною величиною, що називається електричною напругою.

Напруга – енергетична характеристика поля. Елементарна робота, яку виконують сили поля при переміщенні частинки із зарядом вздовж шляху (рис. 1.1)

,

оскільки . Звідси

Тоді, згідно з визначенням напруги

ьтРис. 1.1

Одиницею вимірювання напруги є вольт; .

Отже, електрична напруга є фізична величина, що характеризує електричне поле вздовж розглядуваного шляху і чисельно дорівнює лінійному інтегралу напруженості електричного поля вздовж цього шляху.

В електростатичному полі лінійний інтеграл за будь-яким замкненим контуром дорівнюватиме нулю :

(1.1)

Це випливає із закону збереження енергії.

Припустимо, що точкове тіло із зарядом пересуватиметься по замкненому шляху C_mD_nC (рис. 1.2).

Рис.1.2

На ділянці C_mD контура цей заряд переміщується в напрямі дії сил поля і робота, яку виконують сили поля, буде додатною. На ділянці D_nC тіло із зарядом рухається проти дії сил поля, а отже, і робота сил поля буде від’ємною. Робота, витрачена силами поля на переміщення тіла із зарядом по всьому замкненому контуру, дорівнює нулю :

а отже, і

Виходячи з (1.1можна записати :

+

Звідси

(1.2)

Оскільки шляхи m i n взяті довільно, то інтеграл в електростатичному полі залежить не від вибору шляху інтегрування, а тільки від координат точок С і D.

Величина, яка дорівнює , називається різницею електричних потенціалів точок поля С і D . Потенціал позначається буквою з індексом точки поля, тобто

(1.3)

У рівнянні (1.1 цей самий інтеграл дорівнює напрузі вздовж деякого шляху від точки С до точки D .

Отже, стосовно електростатичного поля терміни напруга і різниця потенціалів належать до однієї і тієї самої величини. Порівнюючи формули маємо

Таким чином, різниця електричних потенціалів двох точок електростатичного поля чисельно дорівнює роботі сил поля, витраченій на переміщення точкового заряду тіла з одиничним позитивним зарядом із однієї точки поля в іншу точку цього самого поля.