Основы электротехники для начинающих

С чего начать изучение электротехники? image

Современную жизнь практически невозможно представить без электричества. Оно используется повсеместно и помогает людям создавать комфортные условия, решать различные задачи самого разного направления. Человека электричество окружает повсеместно, начиная с обычной лампочки в квартире или подъезде жилого дома, уличного фонаря и заканчивая всевозможной электронной аппаратурой, в том числе – мобильными телефонами и персональными компьютерами.

Работа таких устройств зачастую описывается сложными терминами, вычисляется по непонятным формулам, а принцип действия основывается на законах, которые нам далеко не всегда понятны. Тем не менее, если правильно поставить цель и грамотно организовать работу, то вполне можно самостоятельно изучить основы электротехники.

Выбираем лучший способ

Конечно, изучение науки лучше всего проводить в специальных учебных заведениях или на специальных курсах. Обучаемый при этом имеет возможность общаться с преподавателем, задавать вопросы, уточнять те или иные непонятные, трудноусваиваемые моменты и материалы. В учебных заведениях к услугам пользователей предоставляется учебно-материальная база: всевозможные тренажеры, стенды и т.п. Наконец, посте окончания учебного заведения обучаемому, успешно усвоившему программу и сдавшему соответствующей зачеты, выдается свидетельство об окончании, диплом или удостоверение, которое в дальнейшем поможет трудоустроиться по специальности.

image

Основные материалы и источники

При самостоятельном изучении электротехники потребуется использовать дополнительные материалы, и важно знать, где их можно найти.

  • Видеоуроки.

Высокую популярность обретает именно такой способ получения информации. Сейчас в интернете есть множество полезных источников видеоинформации, в которых содержатся сведения, помогающие овладеть основами электротехники. Такие видеоролики можно изучать в режиме Онлайн, или же скачать с помощью специальных программ и заархивировать.

В первую очередь обратите внимание на видео уроки электрика. В Сети есть огромное количество видеоматериалов, в которых подробно и наглядно рассказывается о всевозможных практических вопросах, с которыми в процессе выполнения повседневных задач может столкнуться начинающий электрик.

Важный раздел, обязательный к изучению – видеоуроки по основам теории электротехники. Не понимая основных законов физики обучаемому будет достаточно сложно усвоить программу непосредственно по специальности. Просмотреть и изучить необходимо следующие разделы:

– основы электротехники;

– понятие «ноль» и «фаза»;

– схемы подключения основных электроприборов, лампочек, выключателей, розеток;

– инструменты, используемые для электромонтажных работ, их виды и особенности применения;

– разновидности материалов, которые применяются в процессе монтажа или ремонта электрооборудования и приборов;

– порядок и правила сборки электрической цепи;

– различные модели электроснабжения помещения;

– основы техники безопасности.

Книги, учебники, справочники, иная литература по электротехнике

Книга всегда считалась лучшим средством для глубокого усвоения информации. Пусть она не так наглядна, как видеоматериал, но именно с правильно подобранной книгой (а для изучения электротехники, скорее всего, потребуется целая подборка таких книг) можно рассчитывать на получение твердых профессиональных знаний.

Не так давно книги были в категории дефицита. Зачастую из можно было взять только в библиотеке или же купить в магазине. В настоящее время информация стала более доступной. Практически любую книгу можно скачать в интернете, а затем распечатать ее на принтере, скрепить и изучать. При желании можно также использовать любые гаджеты – смартфоны, планшеты, ноутбуки и продолжать чтение, изучение основ электротехники с помощью таких мобильных устройств.

В книге, конечно же, можно найти намного больше важной и полезной информации по сравнению с видео уроком. У обучаемого всегда под рукой будет иметься справочная информация, иные материалы, позволяющие интенсифицировать процесс учебы, усвоения новых знаний, навыков и умений. Книги в интернете найти достаточно легко. Лучшее решение – воспользоваться информацией на специализированных сайтах.

Оптимальное решение

Чтобы самостоятельно изучить электротехнику, потребуется время, терпение, а также правильный подбор источников информации. Несомненно, лучшее решение – использовать различные методы обучения: видео, книги и журналы. Если есть возможность – запишитесь на специализированные курсы, там за счет обучающей организации будет предоставлена возможность попрактиковаться.

Подведем итог

Начать изучение электротехники необходимо с четкой постановки задачи, целей. Затем – подбор источников информации, построение плана последовательного усвоения материалов. А далее – кропотливый и упорный труд.

Желаем успеха!

Когда человек начинает интересоваться электроникой и радиотехникой впервые, его глаза разбегаются от огромного количества практических и теоретических знаний. Перед новичком всплывают сотни схем, которые он не понимает, а также множество непонятных формул теории.

Чтобы правильно и качественно научиться понимать электронные схемы и электронику в целом, надо последовательно погружаться в теорию, изучая общие термины и базисные формулы, а затем применять эти данные в простейших практических экспериментах. Для такого погружения были разработаны специальные книги, которые последовательно знакомят с общим курсом предмета, постепенно углубляясь дальше.

В этом материале будет рассмотрена книга «Электроника для чайников», некоторые теоретические моменты и другие книги для изучения.

Схема, описывающая течение тока

Азы электроники для чайников

Книга «Электроника для чайников» содержит сотни микросхем и фотографий, позволяющих даже самому далекому от этого дела человеку разобраться в принципах электроники. Подробнейшие советы и инструкции по проведению опытов помогут разобраться, как функционируют те или иные электронные детали. Также материал содержит рекомендации по выбору важнейших инструментов для работы в этой области и их полные описания.

Важно! По мере ознакомления с каждой главой читатель постепенно погружается в предмет, который увлекает его все больше и больше. Теоретические знания закрепляются практикой путем сборки простейших, но интересных устройств.

Книга содержит следующие разделы:

  • «Основы теории электрических цепей», в котором дается определение напряжению, силе тока, проводникам, рассеиваемой мощности.
  • «Компоненты электросхем», где рассказывается о том, как простейшие элементы по типу резисторов, транзисторов, диодов и конденсаторов управляют током и задают его характеристики.
  • «Электрические схемы универсального предназначения». Здесь будет рассказано, как использовать простейшие цифровые и аналоговые схемы в сложных устройствах.
  • «Анализ электрических цепей», который познакомит с основными законами электроники и научит управлять силой тока и напряжением в электрической сети, научит применять эти закономерности на практике.
  • «Техника безопасности и рекомендации по ней». Этот раздел обучит безопасной работе с электрическими цепями и током в целом, поможет защищать себя и свои приборы от поражения током.

Вам это будет интересно  Как рассчитать сопротивление цепи

Обложка книги «Электроника для чайников»

Начало изучения радиотехники начинающими

Перед тем, как изучать радиотехнику или электронику, нужно понять, зачем именно это нужно человеку. Если это увлечение на пару дней или месяцев, то лучше сразу бросить затею, поскольку, если относиться к электронике халатно и не соблюдать меры предосторожности, можно нанести сильный вред своему организму. Если данная сфера увлекала еще с детства, но не было времени начать заниматься, то сейчас самое время начать. Постепенное погружение подразумевает:

  • Получение или закрепление теоретических знаний физики. Для начала достаточно будет школьных знаний по электрофизике, включающих подробное изучение закона Ома – основы всей электрики.
  • Ознакомление с теорией. От более абстрактных вещей физики следует перейти к более осязаемым. Теория подразумевает точное и полное описание всех понятий, деталей, инструментов и приборов, которые будут использоваться на практике. Садиться и начать что-либо паять без теоретических основ не получится.
  • Применение на практике. Логическое завершение теории, позволяющее закрепить весь изученный материал и применить его при создании конкретных схем или приборов.
Закон Ома

Напряжение и ток – понятия

Для работы любого электронного компонента требуется наличие электрического тока. Он создается электрическим потенциалом, то есть «напором» частиц. Самого потенциала недостаточно для течения тока. Нужен также проводник, способный пропустить его через себя. Если проводника нет, то потенциал уходит в воздух, который очень хорошо препятствует распространению тока. Объекты, которые останавливают ток, называются диэлектриками, а позволяющие протекать через них – проводниками.

Помимо проводника, для  течения тока нужна разность потенциалов, возникающая в цепи. Аналогию можно провести с водопроводной трубой. Если с обеих ее сторон подается одинаковый напор, то каким бы сильным он ни был, вода не будет течь. Разность потенциалов называется напряжением. Оно обозначается буквой «U» и измеряется в  вольтах. Сила тока же обозначается «I» и измеряется в амперах.

Вам это будет интересно  Определение падения напряжения

Важно! По общей договоренности считают, что ток течет от плюса к минусу, но на самом деле это условность. Все дело в том, что отрицательные электроны были открыты уже после этой договоренности. В схемах и на практике никто не вспоминает, откуда и куда течет ток.

Наглядное определение напряжения

Источники напряжения и тока

Под источниками часто понимают элементы, которые питают цепь электромагнитной энергией. Эту энергию потребляют пассивные элементы, запасают накопительные и расходуют в активном сопротивлении. Пример источника такой энергии – генератор постоянных, синусоидальных или импульсных сигналов различных форм. Для анализа электронных цепей удобно вводить идеализированные источники тока и напряжения, учитывающие основные свойства реальных источников.

Под источником напряжения понимается элемент цепи, обладающий двумя полюсами. Между этими полюсами образуется напряжение, которое задается некоторыми функциями от времени и не зависит тока в цепи. Этот источник в идеальном состоянии способен отдавать неограниченную мощность. Реальные же источники имеют внутреннее сопротивление, поэтому к ним сопротивление подключается последовательно.

Идеальный источник тока – это элемент цепи, через полюса которого протекает ток с заданной закономерностью изменения во времени. Он не зависит от напряжения между его выводами. Эта независимость означает, что внутренняя проводимость источника равно нулю, а внутреннее сопротивление бесконечно.

Реальный источник тока

Электроника на практике

ПЭ – это раздел электроники, на практике показывающий основные закономерности электричества. Именно в практической части изучается каждый элемент цепи отдельно и применяется на деле в совокупности с другими. С этим названием вышла и книга, в которой можно найти много интересных статей по электротехнике, сформулированных на общедоступном языке.

Материал включает в себя фотографии и опыты, к которым даны полные инструкции. Прочитав его, можно спокойно разбираться во всех электронных и радиотехнических терминах, овладеть пайкой и получить навыки дл чтения простых схем.

Вам это будет интересно  Особенности конденсатора

Важно! Прошло второе переиздание книги, в котором были отредактированы небольшие ошибки и опечатки, учтены пожелания читателей. Второе издание стало стоящим и полезным учебником для начинающих радиолюбителей.

Какие еще есть книги для изучения электроники

Помимо двух материалов, которые были рассмотрены в этой статье, есть также множество других. Они, возможно, более придутся по душе читателю. Среди них:

  • Борисов В. Г. «Юный радиолюбитель».
  • Ревич Ю. В. « Занимательная электроника».
  • Хоровиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники в трех томах».
Обложка книги «Практическая электроника»

Таким образом, практическая электроника не сложна даже для начинающих. Подготовив себя теорией из книг и реализовав все примеры на практике, можно стать настоящим электронщиком.

           Курс начинающего электронщика.

Электроника для начинающих, представляет информацию без которой начинающему электронщику не обойтись, понятие электрического тока, описание радиокомпонентов, обозначение на электронных схемах все это основы электроники. Все эти знания пригодятся тебе, когда ты начнешь разрабатывать и собирать электронные схемы.

1. Электрический ток. Что такое электрический ток?

2. Переменный и постоянный ток. Чем отличается переменный ток от постоянного?

3. Закон Ома Что такое закон Ома?

4.  Резистор. Что такое резистор, для чего он нужен, какие бывают резисторы, как проверить резистор?

5. Конденсатор Что такое конденсатор, для чего он нужен, какие бывают конденсаторы, как проверить конденсатор?

 6.  Диод. Что такое диод, диодный выпрямитель, как проверить диод, какие бывают диоды?

  7. Стабилитрон. Что такое стабилитрон, принцип работы стабилитрона, как проверить стабилитрон?

  8. Транзистор. Что такое транзистор, принцип работы транзистора, примеры и задачи.

Измерительные приборы:

1. Мультиметр. Как пользоваться мультиметром

Основы электроники

 Что нужно для того чтобы самостоятельно изучить электронику совершенно не обладая начальными знаниями как говорится “с нуля”. Нужно желание и большая любовь к тому чем ты занимаешься. А что может дать нам импульс для возникновения столь сильного чувства, это конечно же результат.

Результат можно получить через какое – то время, двигаясь от простого к сложному поднимаясь по ступенькам пирамиды, у которой первые ступени – это основа электроники, только вот не у всех хватит терпения дойти до вершины, поэтому стоит попробовать поступить в обратном порядке. 

Когда – то много лет назад я познакомился с “радиохулиганом” (кто не знает – это так называли тех, кто выходил в эфир без официального разрешения, они общались в эфире и крутили музыку Высоцкого и пр.) и меня это увлекло.                                                                                                                               Я попросил его научить меня как собрать радиоприемник, и он помог мне собрать простой детекторный приемник. Он работал! Принимал несколько радиостанций, радости не было предела, возможно это и был тот результат который не дал мне бросить увлечение.                                                                     Потом я уже самостоятельно собирал более сложные электронные схемы, в общем то не особо владея знаниями в области электроники, и только со временем постепенно читая книги и журналы из разряда электроника для начинающих постигал сию премудрость. Так что не бойся, пробуй свои силы и у тебя все получится – Это НЕ сложно!

В разделе сайта электроника для начинающих предоставлена краткая и самая необходимая информация, все рассказано простыми словами.

Установка антенн

Кроме занятий по электронике много полезной информации касающееся приема телевизионного сигнала. Телевизионные антенны и все, что нужно знать о них, так же тесты и обзоры оборудования для приема цифрового телевидения.

Выбор правильной литературы среди множества книг, как и тренера, преподавателя, учителя позволит значительно спрогрессировать в кратчайшие сроки и не топтаться на одном месте. Поэтому давайте рассмотрим по каким критериям стоит отбирать лучшие учебники вне зависимости от конкретного направления, хотя основной упор мы делаем на техническую область, и в частности на выбор книги по электронике для начинающих. Также мы рассмотрим, почему сейчас почти не издаются толковые учебники в технической отрасли.

Начнем с последнего вопроса. Я буду рассказывать с позиции состояния дел в Украине, хотя в других странах СНГ ситуация схожа; может быть чуть лучше, а может и чуть хуже.

Почему сейчас нет толковой технической литературы

Первый фактор. Сейчас спрос на технические специальности снижен, как никогда раньше, а соответственно снижен и спрос на техническую литературу. С развитием информационных технологий резко снизилось количество людей, желающих работать руками. Как бывший преподаватель вуза я могу утверждать, что раньше был реальный конкурс при поступлении как в вуз, так и в техникум, по крайней мере на железнодорожные специальности; то есть было пару, а то и несколько абитуриентов на одно место. Сейчас же не только на железнодорожные специальности, но и на любые другие специальность сплошной недобор, причем такая ситуация как в вузах, так и в колледжах. Вы наверняка слышали, что последним временем из несколько вузов делают один вуз путем их объединения.

Такая ситуация дел вызвана, я думаю, тем, что сейчас инженер, имеющий высшее образование, получает зарплату минимум в два, а то и в три раза меньше, чем только что устроившийся на работу сотрудник макдональдса или развозчик продуктов в службе доставки типа глово и т.п. вовсе без высшего образования и без особых требований. Так зачем же учиться пять лет на специальность с зарплатой меньше, чем у попрошайки? Конечно, смысл в вузовском образовании есть, но об этом как-нибудь в другой раз.

Второй фактор. У самих преподавателей нет мотивации писать учебники, не говоря уже о хороших учебниках. На написание хорошего учебника нужно потратить минимум год, а чаще – два, три года. Но зарплаты преподавателей в наших вузах таковы, что там не до написания учебников. А если и пишутся учебники, то часто в стиле профессор для профессора, а не профессор для студента.

Если не рассматривать учебные заведения, то незаинтересованными являются также издания, печатающие техническую литературу. Я однажды интересовался вопросом, почему отсутствует литература по микроконтроллерам STM (и это было уже пять лет назад), почему ничего нового не выпускается ни по AVR, ни по PIC микроконтроллерам? Ответ был таков, что уже ряд издательств, печатающих подобную литературу, разорились и закрылись. Ведь чтобы написать и издать книгу требуется время, а техника на месте не стоит, поэтому, как только выходит литература по микроконтроллерам или операционным системам она тут же устаревает и ее практически никто не покупает.

Кроме того, узкоспециализированную литературу несравнимо меньше, чем ширпотреб. Поэтому издательствам выгодней печатать литературу в стиле «Как заработать много денег», «Как быстро похудеть», «Как быстро накачаться» или «Как вылечить любую болезнь». Тиражи такой литературы значительно больше.

Как выбрать литературу для самообразования

Теперь давайте рассмотрим, как правильно выбрать литературу для самообразования вне зависимости от направленности.

  1. Нужно обращать внимание на количество изданий. Чем большее число раз была издана книга, тем с большей вероятностью толковая книга. Значит книга зарекомендовала себя во времени. Издательства заинтересованы переиздавать такие книги, поскольку на них имеется спрос.
  2. Тираж. Чем больше тираж, тем больше спрос на книгу.
  3. Список литературы. Обращайте внимание на список литературы. Со временем Вы будете знать классиков в той или иной области. И чем больше ссылок на труды классиков, тем с большей вероятность книга будет годная.

На самом деле выбор толковой литературы более гибкий процесс, но указанные три маркера послужат отправными точками.

Если хотите разобраться в математике, то поначалу следует читать книги в стиле математика для гуманитарием или математика не для математиков. То же касается и электротехники, и электроники и т.п., например, электротехника – не для технических учебных заведений.

Не следует сразу изучать литературу для высших учебных заведений, лучше начать с соответствующей литературы для училищ, техникумов, колледжей. Там проще излагается материал, который к тому же не загромождён формулами.

Лучшие книги по электронике для начинающих

Теперь давайте рассмотрим, толковую на мой взгляд литературу по электронике для начинающих.

  1. Сворень Рудольф «Электричество шаг за шагом» и (или) «Электроника шаг за шагом». Скачать книгу.
  2. Атанас Шишков «Первые шаги в радиоэлектронике». Скачать книгу.
  3. Борисов В. Г. «Юный радиолюбитель». Скачать книгу.
  4. Хоровиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники». Скачать книгу.
  5. Ревич Юрий «Занимательная электроника». Скачать книгу.
  6. Чарльз Платт «Электроника для начинающих». Скачать книгу.

Следует отметить, что книга Ю. Ревича содержит множество тонкостей и нюансов, но, чтобы по достоинству оценить все тонкости, желательно иметь некий базовый уровень.

К книге «Искусство схематехники» следует приступать уже имея базовый уровень, основанных хотя бы на одной из первых трех книгах.

Книга Чарльза Платта для меня полезна подробнейшим описание режимов работы микросхемы NE555, она же таймер 555.

Я намеренно не стал приводить расширенных список литературы по электронике для начинающих, чтобы в нем не утонуть.

Пожалуйста, напишите в комментариях дополнение к приведенному выше списку, то есть ту книгу или книги, которые на Ваш взгляд просто обязан прочесть начинающий электронщик или электронщик, уже имеющий базовый уровень и стремящийся развиваться дальше.

Понятия и свойства электрического тока

Электрические законы и формулы требуются не только для проведения каких-либо расчетов. Они нужны и тем, кто на практике выполняет операции, связанные с электричеством. Зная основы электротехники можно логическим путем установить причину неисправности и очень быстро ее устранить.

Суть электрического тока заключается в движении заряженных частиц, переносящих электрический заряд от одной до другой точки. Однако при беспорядочном тепловом движении заряженных частиц, по примеру свободных электронов в металлах, переноса заряда не происходит. Перемещение электрического заряда через поперечное сечение проводника происходит лишь при условии участия ионов или электронов в упорядоченном движении.

image

Электрический ток всегда протекает в определенном направлении. О его наличии свидетельствуют специфические признаки:

  • Нагревание проводника, по которому протекает ток.
  • Изменение химического состава проводника под действием тока.
  • Оказание силового воздействия на соседние токи, намагниченные тела и соседние токи.

Электрический ток может быть постоянным и переменным. В первом случае все его параметры остаются неизменными, а во втором – периодически происходит изменение полярности от положительной к отрицательной. В каждом полупериоде изменяется направление потока электронов. Скорость таких периодических изменений представляет собой частоту, измеряемую в герцах

Читайте также:  Трансформаторы и передача энергии на расстояние

Электродинамика: понятие и предмет изучения

Определение 1

Электродинамика – это раздел физики, который изучает электромагнитное поле (временные поля, которые зависят от времени), а также его взаимодействие с теми телами, что имеют электрический заряд.

Предмет электродинамики включает в себя изучение:

  • связи магнитных и электрических явлений;
  • электромагнитного излучения, которое рассматривается в различных условиях (как свободное взаимодействие с веществом);
  • электрического переменного тока;
  • взаимодействие тока с электромагнитным полем (электрический ток может рассматриваться как совокупность заряженных частиц).

Любое магнитное и электрическое взаимодействие между заряженными частицами изучается в физике как действие, которое осуществляется посредством электромагнитного поля, следовательно, также является предметом электродинамики.

Замечание 1

Зачастую под термином «электродинамика» понимается именно классическая электродинамика, которая описывает непрерывные свойства электромагнитного поля при помощи системы уравнений Максвелла. Для того чтобы обозначить современную квантовую теорию электромагнитного поля, применяется термин «квантовая электродинамика».

Требуется консультация по учебной работе? Задай вопрос преподавателю и получи ответ через 15 минут! Задать вопрос

Основные токовые величины

При возникновении в цепи электрического тока, происходит постоянный перенос заряда через поперечное сечение проводника. Величина заряда, перенесенная за определенную единицу времени, называется силой тока, измеряемой в амперах.

image

Для того чтобы создать и поддерживать движение заряженных частиц, необходимо воздействие силы, приложенной к ним в определенном направлении. В случае прекращения такого действия, прекращается и течение электрического тока. Такая сила получила название электрического поля, еще она известна как напряженность электрического поля. Именно она вызывает разность потенциалов или напряжение на концах проводника и дает толчок движению заряженных частиц. Для измерения этой величины применяется специальная единица – вольт. Существует определенная зависимость между основными величинами, отраженная в законе Ома, который будет рассмотрен подробно.

Важнейшей характеристикой проводника, непосредственно связанной с электрическим током, является сопротивление, измеряемое в омах. Данная величина является своеобразным противодействием проводника течению в нем электрического тока. В результате воздействия сопротивления происходит нагрев проводника. С увеличением длины проводника и уменьшением его сечения, значение сопротивления увеличивается. Величина в 1 Ом возникает, когда разность потенциалов в проводнике составляет 1 В, а сила тока – 1 А.

Основные законы электротехники

  • Закон Ома
  • Закон Джоуля — Ленца
  • Первый закон Кирхгофа
  • Второй закон Кирхгофа

Закон Ома — с этого закона начинается изучение ТОЭ и без него не может обойтись ни один электрик. Он гласит, что сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению Это значит, что чем выше напряжение, поданное на сопротивление, электродвигатель, конденсатор или катушку (при соблюдении других условий неизменными), тем выше ток, протекающий по цепи. И наоборот, чем выше сопротивление, тем ниже ток.

Закон Джоуля — Ленца. С помощью этого закона можно определить количество тепла, выделившегося на нагревателе, кабеле, мощность электродвигателя или другие виды работ, выполненных электрическим током. Этот закон гласит, что количество тепла, выделяемого при протекании электрического тока по проводнику, прямо пропорциональна квадрату силы тока, сопротивлению этого проводника и времени протекания тока. С помощью этого закона определяется фактическая мощность электродвигателей, а также на основе этого закона работает электросчётчик, по которому мы платим за потреблённую электроэнергию.

Первый закон Кирхгофа. С его помощью рассчитываются кабеля и автоматы защиты при расчёте схем электроснабжения. Он гласит, что сумма токов, приходящих в любой узел равна сумме токов, уходящих из этого узла. На практике приходит один кабель из источника питания, а уходит один или несколько.

Второй закон Кирхгофа. Применяется при подключении нескольких нагрузок последовательно или нагрузки и длинного кобеля. Он также применим при подключении не от стационарного источника питания, а от аккумулятора. Он гласит, что в замкнутой цепи сумма всех падений напряжений и всех ЭДС равна 0.

Читайте также:  Условные обозначения в электрических схемах. Как обозначаются основные элементы в электрических схемах

image
image
image
image
image
image

Советуем изучить Выключатель нагрузки

Специалисты рекомендуют знать характеристики и распиновки vga-разъемов.

Закон Ома

Данный закон относится к основным положениям и понятиям электротехники. Он наиболее точно отражает зависимость между такими величинами, как сила тока, напряжение, сопротивление и мощность. Определения этих величин уже были рассмотрены, теперь нужно установить степень их взаимодействия и влияния друг на друга.

Для того чтобы вычислить ту или иную величину, необходимо воспользоваться следующими формулами:

  1. Сила тока: I = U/R (ампер).
  2. Напряжение: U = I x R (вольт).
  3. Сопротивление: R = U/I (ом).

Зависимость этих величин, для лучшего понимания сути процессов, часто сравнивается с гидравлическими характеристиками. Например, внизу бака, наполненного водой, устанавливается клапан с примыкающей к нему трубой. При открытии клапана вода начинает течь, поскольку существует разница между высоким давлением в начале трубы и низким – на ее конце. Точно такая же ситуация возникает на концах проводника в виде разности потенциалов – напряжения, под действием которого электроны двигаются по проводнику. Таким образом, по аналогии, напряжение представляет собой своеобразное электрическое давление.

Закон Джоуля-Ленца

Закон Джоуля-Ленца устанавливает связь между током «бегающему» по проводнику, его сопротивлению и теплом которое при этом выделяется.

В математическом символизме закон Джоуля-Ленца выглядит так:

Q=I2×R×t,где Q это количество выделяемого тепла в проводнике, в Джоулях;I-сила тока;R-сопротивление проводника;t-время прохождения тока в секундах.

В качестве информации: Ленц это русский физик Эмилий Христианович Ленц. Русский физик, электротехник, физический географ.1804-1865 года жизни.

Говоря о практическом применении закона Джоуля-Ленца, трудно назвать в какой части электрики он не проявляется. Электрические обогреватели, электрические водонагреватели, тепловые завесы, выбор автоматов защиты, тепловые реле в автоматике и многое другое.

Конечно это не все основные законы электрики. На по своему значению эти законы имеют фундаментальное значение.

Другие статьи сайта

  • Автоматы защиты
  • Виды опор линий электропередачи по материалу
  • Виды опор по назначению
  • Воздушные линии электропередачи проводами СИП
  • Деревянные опоры воздушных линий электропередачи
  • Железобетонные опоры линий электропередачи
  • Железобетонные опоры линий электропередачи
  • Защита человека от поражения электрическим током, прямое и косвенное прикосновение
  • Как получает электроэнергию потребитель низкого напряжения 380 Вольт
  • Колодцы кабельной сети этапы установки

Энергия и мощность в электротехнике

В электротехнике существуют еще и такие понятия, как энергия и мощность, связанные с законом Ома. Сама энергия существует в механической, тепловой, ядерной и электрической форме. В соответствии с законом сохранения энергии, ее невозможно уничтожить или создать. Она может лишь преобразовываться из одной формы в другую. Например, в аудиосистемах осуществляется преобразование электроэнергии в звук и теплоту.

Читайте также:  Условные обозначения конденсаторов и их параметры

Любые электрические приборы потребляют определенное количество энергии на протяжении установленного промежутка времени. Эта величина индивидуальна для каждого прибора и представляет собой мощность, то есть объем энергии, который может потребить тот или иной прибор. Этот параметр вычисляется по формуле P = I x U, единицей измерения служит ватт. Он означает перемещение одного ампера одним вольтом через сопротивление в один ом.

Таким образом, основы электротехники для начинающих помогут на первых порах разобраться с основными понятиями и терминами. После этого будет значительно легче использовать полученные знания на практике.

Законы Кирхгофа

Законы Кирхгофа устанавливают соотношения между токами и напряжениями в электрических цепях. Законы Кирхгофа имеют особое значение в электротехнике из-за своей универсальности, так как пригодны для решения любых электротехнических задач.

Первый закон Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма токов в любом узле любой цепи равна нулю .

Или другими словами сумма всех токов, втекающих в узел, равна сумме всех токов, вытекающих из узла.

Рассмотрим первый закон Кирхгофа на примере:

Здесь I2 и I4 — приходящие токи, а I1 и I3 — вытекающие токи

Тогда по правилу Кирхгофа можно записать:

I1 + I2 — I3 +I4 = 0 или I2 + I4 = I1+ I3

Второй закон Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих вдоль этого же контура.

Иными словами, при полном обходе контура потенциал, изменяясь, возвращается к исходному значению. Частным случаем второго правила для цепи, состоящей из одного контура, является закон Ома для этой цепи.

При составлении уравнения напряжений для контура нужно выбрать положительное направление обхода контура. При этом падение напряжения на ветви считают положительным, если направление обхода данной ветви совпадает с ранее выбранным направлением тока ветви, и отрицательным — в противном случае.

Правила Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных цепей при любом характере изменения во времени токов и напряжений.

Формулы для постоянного электрического тока

Постоянный электрический ток не изменяется в величине и направлении. Он используется для расчета замкнутой, однородной цепи, мощности и прочих параметров. Поэтому важно знать формулы для него и основные законы, связанные с ним.

Закон Ома для участка однородной цепи

Чтобы электрический ток существовал, нужно поле. Для его образования, нужны потенциалы или разность их, выраженная напряжением. Ток будет направлен на снижение потенциалов, а электроны начнут свое передвижение в обратном направлении. В 1826 г. Г. Ом провел исследование и сделал заключение: чем больше показатель напряжения, тем больше ток, который проходит через участок.

К сведению! Смежные проводники при этом проводят электричество по-разному. То есть каждый элемент имеет свою проводимость, электрическое сопротивление.

В результате, согласно теореме Ома, сила тока для участка однородной цепи будет иметь прямую пропорциональность показателю напряжения на нем и обратную пропорциональность проводниковому сопротивлению.

Закон Ома

По формуле I = U / R, где I считается силой тока, U — напряжением, а R — электрическим сопротивлением, последнее значение можно найти, если p * l / S, где p является удельным проводниковым сопротивлением, l — длиной проводника, а S — площадью поперечного проводникового сечения.

Закон Ома для замкнутой цепи с источником тока

Ом сделал формулу и для замкнутой цепи. По ней ток на этом участке из токового источника, имеющего внутреннее и внешнее нагрузочное сопротивление, равен делению электродвижущей силы источника на сумму внутреннего и внешнего сопротивления. Она выглядит так: I = e / R + r, где I является токовой силой, е — ЭДС, R — сопротивлением, а r — внутренней сопротивляемостью источника напряжения.

Обратите внимание! В физическом смысле по этому закону, чем выше показатель ЭДС, тем выше источник энергии, больше скорость движения зарядов. Чем выше сопротивляемость, тем ниже величина тока.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий