Теоретические основы электротехники

Основные понятия электротехники

К основным понятиям электротехники относятся:

1. Электрическое поле - материя, при помощи которой осуществляется связь и взаимодействие между электрическими зарядами.
2. Магнитное поле - вид материи, при помощи которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрическими зарядами.
3. Электрический ток - процесс перемещения электрических зарядов одного знака в направлении, которое определяется скоростью изменения элементарных зарядов.
4. Потенциал электрического поля в определенной точке - показатель, который численно равен работе, совершаемой силами электрического поля при перемещении единичного положительного заряда из точки А в бесконечно удаленную точку, у которой потенциал равняется нулю.
5. Напряжение - величина, которая равняется разности электрических потенциалов в двух точках электрической цепи.
6. Идеальный независимый источник электродвижущей силы - источник, который характеризуется тем, что в не электродвижущая сила не зависит от протекающего через него электрического тока.
7. Идеальный независимый источник электрического тока - источник, ток которого никак не зависит от напряжения на его зажимах.
8. Активное сопротивление - величина, которая характеризует свойства проводника препятствовать прохождению тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, который протекает по нему. Мощность резистора определяется по закону Джоуля-Ленца.
9. Проводимость - величина, которая обратна сопротивлению.
10. Индуктивность - величина электродвижущей силы самоиндуктивности, наводимой в цепи в случае изменения электрического тока, протекающего по ней. В заданной силе тока индуктивностью определяется энергия магнитного поля, которое создается этим током. В случае постоянного тока индуктивность имеет нулевое значение.
11. Конденсатор - составляющая электрической цепи, которая обладает емкостью.
12. Емкость - способность конденсатора накапливать электромагнитную энергию в собственном электрическом поле, которое образуется его обкладками. В случае постоянного напряжения емкость обладает бесконечно большим сопротивлением.
13. Схема замещения - электрическая схема, где все реальные составляющие заменены максимально близкими по функциональности цепями с идеальными элементами.
14. Ветвь - участок электрической цепи, включенный между двумя соседними узлами, по которому протекает один и тот же электрический ток.
15. Узел - точка электрической цепи, в которое соединены минимум три ветви.
16. Контур - замкнутый путь, который проходит ток по нескольким ветвям электрической схемы.
17. Элементарный контур - контур, который отличается от любого другого минимум одним элементом.
18. Последовательное соединение резисторов - соединение, когда конец первого проводника соединен с началом второго и т. д.
19. Параллельное соединение - соединение, при котором начала всех проводников соединены в одной точке, а концы в другой.
20. Двухполюсник - электрическая цепь, в которой содержатся две точки для соединения с другими цепями.
21. Линейная электрическая цепь - цепь, в которой индуктивность, емкость и сопротивление не зависят от направлений и значений токов и напряжений.

Основные методы расчета электрических цепей

Для расчета электрических цепей чаще всего используются следующие методы:

1. Метод преобразования цепи. Суть данного метода - если несколько последовательно и/или параллельно включенных сопротивлений заменить одним, тогда распределение токов в рассматриваемой цепи не изменится.
2. Метод непосредственного применения законов Кирхгофа. Последовательность расчета цепи при использовании данного метода выглядит следующим образом: определение количества узлов и ветвей в схеме; произвольный выбор условно-положительных направлений токов (количество уравнений должно равняться числу неизвестных токов); определение количества уравнений, которые должны быть составлены по первому и второму законам Кирхгофа; составление уравнений по первому закону для узлов и по второму для независимых контуров; решение составленных систем уравнений относительно токов; проверка правильности решения задачи, посредством составления уравнения баланса мощности и моделирования электрической цепи.
3. Метод контурных токов. Данный метод представляет собой метод сокращения размерности системы уравнений, которые описывают электрическую цепь.
4. Метод узловых потенциалов - метод расчета электрической цепи, при котором записываются системы линейных алгебраических уравнений, где неизвестными являются потенциалы в узлах цепи.