Презентация, доклад по электротехнике на тему История развития электротехники

г.Арамиль Каргаполов Александр

Энергия – это мера различных форм движения материи и перехода движения материи из одного вида в другой.

К преимуществам электрической энергии можно отнести:
относительную простоту производства,
возможность практически мгновенной передачи на огромные расстояния,
простые методы для преобразования в другие виды энергии
(механическая, химическая),
простота управления электроустановками,
высокий КПД электротехнических устройств.

были обнаружены некоторые электрические (притягивание к янтарю пылинок) и магнитные явления (компас в мореплавании), но природа этих явлений оставалась неизвестной.

Первым этапом истории электротехники следует считать 17 век, когда появились первые исследования в области электрических и магнитных явлений.

На основе этих исследований в 1799 г. был создан первый источник электрического тока Алессандром Вольтом (Алесса́ндро Джузе́ппе Анто́нио Анаста́сио Во́льта) (итал.) - «вольтов столб» Этот источник называют теперь гальваническим элементом в честь Луи́джи Гальва́ни (итал.), который один год не дожил до этого открытия, но будучи врачом, много сделал для свершения этого открытия

(Ханс Кристиан Э́рстед) (датч.) – датский физик.

1821 г. – Открыт закон взаимодействия электрических токов (Андре-Мари Ампер) (фран.) – французский физик.

1827 г. – Открыт основной закон электрической цепи (Георг Симон Ом) (нем.) – немецкий физик.

1831 г. – Открыт закон электромагнитной индукции (Майкл Фарадей) (англ.) – английский физик.

1832 г. – Открыто явление самоиндукции (Джозеф Генри) (амер.) – американский физик.

1832 г. – Изготовление электрогенератора постоянного тока (Ипполит Пикси) (фран.) – французский инструментальщик (по заказу Андре-Мари Ампера (фран.) – французский физик.

Христианович (Генрих Фридрих Эмиль) Ленц) (нем.) – русский физик.

1838 г. – Изобретение первого электродвигателя, пригодного для практических целей (Бори́с Семёнович (Мориц Герман фон) Я́коби) (нем.) – русский физик.

1841 – 1842 г. – Определение теплового действия тока (Джеймс Прескотт Джоуль) (англ.) – английский физик, (Генрих Фридрих Эмиль) Ленц) (нем.) – русский физик.

1845 г. – Сформулированы правила для расчета цепей (Густав Роберт Кирхгоф) (нем.) – немецкий физик.

(Джеймс Клерк (Кларк) Максвелл) (англ.) – английский физик.

1870 г. – Создание первого электрогенератора, получившего практическое применение (Зеноб (Зиновий) Теофил Грамм) (бельгиец) –французский физик.

1873 г. – Изобретение электрической лампы накаливания (получение патента) (Алекса́ндр Никола́евич Лоды́гин) (рус.) – русский электротехник.

1876 г. – Изобретение телефона (получение патента) (Александр Грэм Белл) (англ.) – американский физик.

1876 г. – Создание трансформатора для питания током источников освещения (получение патента) (Па́вел Никола́евич Я́блочков) (рус.) – русский электротехник.

1881 г. – Сооружение первой линии электропередачи (Марсель Депре) (фран.) – французский физик.

электротехник.

1886 г. – Изобретение радиотелеграфа (Гульельмо Марко́ни) (итал.) итальянский радиотехник.

1897 г. – Открыт электрон (Сэр Джозеф Джон Томсон) (англ.) – английский физик.

Джо́н Амбро́з Фле́минг) (англ.) – английский физик.

1906 г. – Изобретение лампового триода (Ли де Фо́рест) (англ.) – американский физик.

1928 г. – Изобретение полевого транзистора (получение патента) (Юлий Эдгар Лилиенфельд) австро-венгерский физик.

1947 г. – Изобретение биполярного транзистора (Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн в лабораториях Bell Labs) американские физики.

1958 г. – Изобретение интегральной схемы. (Джек Килби (Texas Instruments) на основе германия, Роберт Нойс (основатель Fairchild Semiconductor) на основе кремния) американские изобретатели.

от греч. electron – смола, янтарь.

Постоянные величины обозначают прописными буквами: I, U, E, изменяющиеся в времени значения величин записывают строчными буквами: i, u, e.

Элементарный электрический заряд – свойство электрона или протона, характеризующее их взаимосвязь с собственным электрическим полем и взаимодействие с внешним электрическим полем, определяемое для электрона и протона равными числовыми значениями с противоположными знаками. Условно отрицательный знак приписывают заряду электрона, а положительный заряду протона. (-1,6*10-19 Кл)

величинами, которые характеризуют две его стороны, называемые «электрическое поле» и «магнитное поле», оказывающий силовое воздействие на электрически заряженные частицы, зависящее от их скорости и электрического заряда.

Электрическое поле – одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и не зависящей от ее скорости.

Магнитное поле - одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на движущуюся электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и ее скорости.

разного знака.
Электрический ток – явление направленного движения носителей электрических зарядов и (или) явление изменения электрического поля во времени, сопровождаемые магнитным полем.

В металлах носителями заряда являются электроны, в электролите и плазме – ионы. Значение электрического тока сквозь некоторую поверхность S в данный момент времени равно пределу отношения электрического заряда ∆q перенесенного заряженными частицами сквозь поверхность в течение промежутка времени ∆t, к длительности этого промежутка, когда последний стремится к нулю, т.е.








где i - электрический ток, (А); q – заряд, (Кл); t – время (с).

времени переносится одинаковый заряд, т.е:





где I - электрический ток, (А); q – заряд, (Кл); t – время (с).

Напряженность электрического тока – векторная величина, характеризующая электрическое поле и определяющая силу, действующую на электрически заряженную частицу со стороны электрического поля. Равна отношению силы, действующей на заряженную частицу, к ее заряду и имеет направление силы, действующей на частицу с положительным зарядом. Измеряется в Н/Кл или В/м.

Сторонняя сила – сила, действующая на электрически заряженную частицу, обусловленная неэлектромагнитными при макроскопическом рассмотрении процессами. Примерами таких процессов служат химические реакции, тепловые процессы, воздействие механических сил, контактные явления.

индуктированного электрического поля вызывать электрический ток. Численно ЭДС равна работе A (Дж), совершаемой этими полями при переносе единицы заряда q (Кл) равной 1 Кл.



где E - (ЭДС) электродвижущая сила, В; A – работа сторонних сил при перемещении заряда (Дж); q – заряд, (Кл).
Электрическое напряжение – скалярная величина, равная линейному интегралу напряженности электрического поля вдоль рассматриваемого пути. Определяется для электрического напряжения U12 вдоль рассматриваемого пути от точки 1 к точке 2



Где ε - напряженность электрического поля, dl – бесконечно малый элемент пути, r1 и r2 – радиусы-векторы точек 1 и 2, т.е. напряжение – это работа сил поля с напряженностью ε, затрачиваемая на перенос единицы заряда (1 Кл) вдоль пути l. Разность потенциалов – электрическое напряжение в безвихревом электрическом поле, характеризующее независимость выбора пути интегрирования.

тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, электрическом токе и электрическом напряжении.
















Простейшая электрическая цепь (монтажная схема).

выполняющее в ней определенную функцию. Основными элементами простейшей электрической цепи являются источники и приемники электрической энергии
















Простейшая электрическая цепь (монтажная схема).

в электрическую (электромагнитную).

В приемниках электрической энергии происходит обратное преобразование – электромагнитная энергия преобразуется в иные виды энергии, например химическую (гальванические ванны выплавки алюминию или нанесения защитного покрытия), механическую (электродвигатели), тепловую (нагревательные элементы), световую (лампы дневного света).

ее элементов и показывающее соединение этих элементов.

Для сбора схем используют принципиальные схемы, где каждому элементу соответствует условное графическое и буквенное обозначение, а для расчетов цепей используют схемы замещения, в которых реальные элементы замещаются расчетными моделями, а все вспомогательные элементы исключаются.

Принципиальные схемы составляются согласно ГОСТ, например:

ГОСТ 2.723-68 “Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы, автотрансформаторы и магнитные усилители” ГОСТ 2.728-74 “Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Резисторы, конденсаторы”

условиях.

Идеальный элемент (электрической цепи) – абстрактное представление элемента электрической цепи, характеризуемое одним параметром.

Вывод электрической цепи – точка электрической цепи, предназначенная для выполнения соединения с другой электрической цепью.

Двухполюсник – часть электрической цепи с двумя выделенными выводами.


Цепи бывают простые и сложные. В простых цепях все элементы соединены последовательно. В сложных цепях имеются с разветвлениями для тока.

тока. Постоянный ток – электрический ток, не изменяющийся во времени t (рис. 1.3.а). Все остальные токи – изменяющиеся во времени (рис. 1.3.б.) или переменные (рис. 1.3.в.). Цепью с переменным током называют цепь с током, изменяющимся по синусоидальному закону.

Рис. 1.3. Виды токов в цепях.

не зависит от значения и направления тока и напряжения. Т.е. вольт-амперная характеристика (ВАХ) участков цепи представлена в виде прямой (линейная зависимость) (рис. 1.3. а)

где U - напряжение, (В); I – сила тока, (А). Остальные цепи называются нелинейными (рис. 1.3.б).

Рис. 1.3. Вольт – амперные характеристики (ВАХ) цепей.

напряжения между выводами пассивного двухполюсника к постоянному электрическому току в нем.

где R – электрическое сопротивление постоянному току, (Ом); U - напряжение, (В); I – сила тока, (А).

Резистор – элемент электрической цепи, предназначенный для использования его электрического сопротивления. Для проводов сопротивление находится по формуле:

R – электрическое сопротивление постоянному току, (Ом); ρ - удельное сопротивление, (Ом*м); ℓ - длина проводника, (м); S – площадь поперечного сечения, (м2),

T окружающей среды

где R – электрическое сопротивление постоянному току, (Ом); R20 – электрическое сопротивление постоянному току при температуре 20ºС, (Ом); α - температурный коэффициент сопротивления, зависящий от материала; T – температура окружающей среды, (ºС).

Электрическая проводимость (для постоянного тока) - скалярная величина, равная отношению постоянного электрического тока через пассивный двухполюсник к постоянному электрическому напряжению между выводами этого двухполюсника. Т.е. величина обратная сопротивлению

где G - электрическая проводимость, (См) (Сименс) или Ом-1; U - напряжение, (В); I – сила тока, (А); R – электрическое сопротивление, (Ом).

где Ψ – потокосцепление, (Вб); m - число витков; Ф – магнитный поток (Вб).

Потокосцепление самоиндукции – потокосцепление элемента электрической цепи, обусловленное электрическим током в этом элементе.

Собственная индуктивность – скалярная величина, равная отношению потокосцепления самоиндукции элемента электрической цепи к электрическому току в нем.

где L - индуктивность, (Гн); Ψ – потокосцепление, (Вб); I – сила тока, (А).

индуктивности и(или) его магнитного поля. Напряжение на выводах катушки равно произведению индуктивности и скорости изменения тока через нее.

где uL – напряжение, (В); L - индуктивность, (Гн); i – сила тока, (А).

Ток через катушку прямо пропорционален интегралу по напряжению и обратно пропорционален индуктивности катушки.






где iL – сила тока, (А); L - индуктивность, (Гн); u– напряжение, (В).

Индуктивность многослойной катушки:







где L - индуктивность, (мкГн); D – диаметр катушки, (см); ω – число витков катушки; ℓ - длина намотки, (см); t – толщина намотки, (см).

заряд, равная отношению электрического заряда проводника к его электрическому потенциалу в предположении, что все другие проводники бесконечно удалены и что электрический потенциал бесконечно удаленной точки принят равным нулю.

Электрическая емкость между двумя проводниками – скалярная величина, равная абсолютному значению отношения электрического заряда одного проводника к разности электрических потенциалов двух проводников при условии, что эти проводники имеют одинаковые по значению, но противоположные по знаку заряды и что все другие проводники бесконечно удалены.

где С – емкость, (Ф); q - заряд, (Кл); Uc –напряжение между выводами конденсатора, (В).

плоского конденсатора с двумя пластинами (обкладками) емкость равна:






где С – емкость, (пФ); S – площадь пластин конденсатора, (см2); d – расстояние между пластинами конденсатора (ширина диэлектрика), (см); ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика (вакуум и воздух = 1; янтарь = 2,8; сосна сухая = 3,5; мрамор = 8-10; сегнетокерамика = 450-1700).


Электрический конденсатор – элемент электрической цепи, предназначенный для использования его электрической емкости.

обратно пропорционально емкости конденсатора.

где uС – напряжение, (В); С - емкость, (Ф); i – сила тока, (А). Эквивалентный ток через конденсатор прямо пропорционален емкости конденсатора и скорости изменения напряжения на его обкладках.

где С - емкость, (Ф); iС – сила тока, (А). u – напряжение, (В).

элементов.











Ветвь электрической цепи – участок электрической цепи, вдоль которого протекает один и тот же электрический ток (участок a-b, b-d, b-d’).
Узел электрической сети – место соединения ветвей электрической цепи (a,b,с,с’,d,d’).
Контур электрической цепи – последовательность ветвей электрической цепи, образующая замкнутый путь, в которой один из узлов одновременно является началом и концом пути, а остальные встречаются только один раз (участок a-b-d-с-a).

параметры схемы зависит от особенностей от многих факторов, например от конструкции устройства, режима работы, частоты воздействующего сигнала, требуемой точности расчетов, принятых допущений