При перемещении положительного заряда q по линии напряженности однородного поля на расстояние d кулоновская сила , совершает работу, равную

С другой стороны, работа электрического поля может быть найдена по известному напряжению U между начальной и конечной точками пути:

Следовательно, напряжение U между двумя точками в однородном электрическом поле, расположенными по одной линии напряженности, равно произведению модуля вектора напряженности   поля на расстояние d между этими точками:

Отсюда для напряженности однородного электрического доля получаем выражение

Из соотношения (18.11) следует, что единицей напряженности электрического поля в СИ является вольт на метр (В/м).

Билет№34

Электроемкость конденсатора. Энергия заряженного конденсатора. Применение конденсаторов в технике.

Для накопления значительных количеств разноименных электрических зарядов применяются конденсаторы. Конденсатор — это система двух проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Так, например, две плоские металлические пластины, расположенные параллельно и разделенные диэлектриком, образуют плоский конденсатор. Если пластинам плоского конденсатора сообщить равные по модулю заряды противоположного знака, то напряженность между пластинами будет в два раза больше, чем напряженность одной пластины. Вне пластин напряженность равна нулю.           Обозначаются конденсаторы на схемах так:                      Электроемкостью конденсатора называют величину, равную отношению величины заряда одной из пластин к напряжению между ними. Электроемкость обозначается С.           По определению С = q/U. Единицей электроемкости является фарад (Ф). 1 фарад — это электроемкость такого конденсатора, напряжение между обкладками которого равно 1 вольту при сообщении обкладкам разноименных зарядов по 1 кулону.           где ЕО — электрическая постоянная, £ — диэлектрическая постоянная среды, S — площадь            В зависимости от типа диэлектрика конденсаторы бывают воздушные, бумажные, слюдяные.           Конденсаторы применяются для накопления электроэнергии и использования ее при быстром разряде (фотовспышка), для разделения цепей постоянного и переменного тока, в выпрямителях, колебательных контурах и других радиоэлектронных устройствах.           

ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО КОНДЕНСАТОРА

Конденсатор - это система заряженных тел и обладает энергией. Энергия любого конденсатора:

где С - емкость конденсатора q - заряд конденсатора U - напряжение на обкладках конденсатора Энергия конденсатора равна работе, которую совершит электрическое поле при сближении пластин конденсатора вплотную, или равна работе по разделению положительных и отрицательных зарядов , необходимой при зарядке конденсатора.

Лев37,38,39

Минаков

Билет № 40 Электроизмерительные приборы

Электроизмерительные приборы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин. В группу электроизмерительных приборов входят также кроме собственно измерительных приборов и другие средства измерений — меры, преобразователи, комплексные установки.

• 

Амперметр переменного тока

 

• 

Вольтметр переменного тока

 

• 

Омметр

 

• 

• Мультиметр ( тестер )

Применение

Средства электрических измерений широко применяются в энергетике, связи, промышленности, на транспорте, в научных исследованиях, медицине, а также в быту — для учёта потребляемой электроэнергии. Используя специальные датчики для преобразования неэлектрических величин в электрические, электроизмерительные приборы можно использовать для измерения самых разных физических величин, что ещё больше расширяет диапазон их применения.

Классификация

• Наиболее существенным признаком для классификации электроизмерительной аппаратуры является измеряемая или воспроизводимая физическая величина, в соответствии с этим приборы подразделяются на ряд видов:

  • амперметры — для измерения силы электрического тока;

  • вольтметры — для измерения электрического напряжения;

  • омметры — для измерения электрического сопротивления;

  • мультиметры (иначе тестеры, авометры) — комбинированные приборы

  • частотомеры — для измерения частоты колебаний электрического тока;

  • магазины сопротивлений — для воспроизведения заданных сопротивлений;

  • ваттметры и варметры — для измерения мощности электрического тока;

  • электрические счётчики — для измерения потреблённой электроэнергии

  • и множество других видов

• Кроме этого существуют классификации по другим признакам:

  • по назначению — измерительные приборы, меры, измерительные преобразователи, измерительные установки и системы, вспомогательные устройства;

  • по способу представления результатов измерений — показывающие и регистрирующие ( в виде графика на бумаге или фотоплёнке, распечатки, либо в электронном виде);

  • по методу измерения — приборы непосредственной оценки и приборы сравнения;

  • по способу применения и по конструкции — щитовые (закрепляемые на щите или панели), переносные и стационарные;

  • по принципу действия:

    • электромеханические:

      • магнитоэлектрические;

      • электромагнитные;

      • электродинамические;

      • электростатические;

      • ферродинамические;

      • индукционные;

      • магнитодинамические;

    • электронные;

    • термоэлектрические;

    • электрохимические.

Обозначения

В зарубежных странах обозначения средств измерений устанавливаются предприятиями-изготовителями, в России (и частично в других странах СНГ) традиционно принята унифицированная система обозначений, основанная на принципах действия электроизмерительных приборов. В состав обозначения входит прописная русская буква, соответствующая принципу действия прибора, и число — условный номер модели. Например: С197 — киловольтметр электростатический. К обозначению могут добавляться буквы М (модернизированный), К (контактный) и другие, отмечающие конструктивные особенности или модификации приборов.

• В — приборы вибрационного типа (язычковые)

• Д — электродинамические приборы

• Е — измерительные преобразователи

• И — индукционные приборы

• К — многоканальные и комплексные измерительные установки и системы

• Л — логометры

• М — магнитоэлектрические приборы

• Н — самопишущие приборы

• П — вспомогательные измерительные устройства

• Р — меры, измерительные преобразователи, приборы для измерения параметров элементов электрических цепей

• С — электростатические приборы

• Т — термоэлектрические приборы

• У — измерительные установки

• Ф — электронные приборы

• Х — нормальные элементы

• Ц — приборы выпрямительного типа

• Ш — измерительные преобразователи

• Щ — ?

• Э — электромагнитные приборы

История

• В 1733—1737 гг французский учёный Ш. Дюфе создал электроскоп. В 1752—1754 гг его работы продолжили М. В. Ломоносов и Г. В. Рихман в процессе исследований атмосферного электричества. В середине восьмидесятых годов XVIII века Ш. Кулон изобрёл крутильные весы — электростатический измерительный прибор.

• В первой половине XIX века, когда уже были заложены основы электродинамики (законы Био — Савара и Фарадея, принцип Ленца), построены гальванометры и некоторые другие приборы, изобретены основные методы электрических измерений — баллистический (Э. Ленц, 1832 г.), мостовой (Кристи, 1833 г.), компенсационный (И. Поггендорф, 1841)

• В середине XIX века отдельные ученые в разных странах создают меры электрических величин, принимаемые ими в качестве эталонов, производят измерения в единицах, воспроизводимых этими мерами, и даже проводят сличение мер в разных лабораториях. В России в 1848 г. академик Б. С. Якоби предложил в качестве эталона единицы сопротивления применять медную проволоку длиной 25 футов (7,61975 м) и весом 345 гран (22,4932 г), навитую спирально на цилиндр из изолирующего материала. Во Франции эталоном единицы сопротивления служила железная проволока диаметром в 4 мм и длиной в 1 км (единица Бреге). В Германии таким эталоном являлся столб ртути длиной 1 м и сечением 1 мм² при 0° С

• Вторая половина XIX века была периодом роста новой отрасли знаний — электротехники. Создание генераторов электрической энергии и применение их для различных практических целей побудили крупнейших электротехников второй половины XIX в. заняться изобретением и разработкой различных электроизмерительных приборов, без которых стало немыслимо дальнейшее развитие теоретической и практической электротехники.

  • В 1871 году А. Г. Столетов впервые применил баллистический метод для магнитных измерений и исследовал зависимость магнитной восприимчивости ферромагнетиков от напряженности магнитного поля, создав этим основы правильного подхода к расчету магнитных цепей. Этот метод используется в магнитных измерениях и в настоящее время

  • В 1880—1881 гг. французские инженер Депре и физиолог д’Арсонваль построили ряд высокочувствительных гальванометров с зеркальным отсчетом

  • В 1881 г. немецкий инженер Ф. Уппенборн изобрел электромагнитный прибор с эллиптическим сердечником, а в 1886 г. он же предложил электромагнитный прибор с круглой катушкой и двумя цилиндрическими сердечниками

  • В 1894 г. немецкий инженер Т. Бругер изобрел логометр

• В развитии электроизмерительной техники конца второй половины XIX и начала XX ст. значительные заслуги принадлежат М. О. Доливо-Добровольскому. Он разработал электромагнитные амперметры и вольтметры, индукционные приборы с вращающимся магнитным полем (ваттметр, фазометр) и ферродинамический ваттметр

Билет 41 Применение закона Ампера . Громкоговоритель.

Закон Ампера

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Зако́н Ампе́ра  — закон взаимодействия электрических токов. Впервые был установлен Андре Мари Ампером в 1820 для постоянного тока. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются. Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Сила  , с которой магнитное поле действует на элемент объёма   проводника с током плотности  , находящегося в магнитном поле с индукцией  :

.

Если ток течёт по тонкому проводнику, то  , где   — «элемент длины» проводника — вектор, по модулю равный   и совпадающий по направлению с током. Тогда предыдущее равенство можно переписать следующим образом:

Сила  , с которой магнитное поле действует на элемент   проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна силе тока   в проводнике и векторному произведению элемента длины  проводника на магнитную индукцию  : .

Направление силы   определяется по правилу вычисления векторного произведения, которое удобно запомнить при помощи правила правой руки.

Модуль силы Ампера можно найти по формуле:

,

где   — угол между векторами магнитной индукции и тока.

Сила   максимальна когда элемент проводника с током расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции ( ):

.

Зная направление и модуль силы, действующей на любой участок проводника с током, можно вычислить силу, действующую на весь замкнутый проводник. Для этого надо найти сумму сил, действующих на каждый участок проводника с током. Закон Ампера используют для расчёта сил, действующих на проводники с током во многих технических устройствах, в частности в электродвигателях, с которыми ты знакомился в предыдущих классах, электродвигателях всевозможных видав транспорта и промышленности, в электромагнитах большой и малой мощности. Благодаря работе силы Ампера едет трамвай, бежит электричка, поднимается лифт, раздвигаются ворота, электродвери, перемещаются части многих и многих технических устройств, созданных инженерами.