Теоретические основы электротехники (ТОЭ)

      В этом разделе рассматривается краткий курс по ТОЭ, начальные сведения, понятия и определения, а также примеры и решения задач по ТОЭ на различные темы. Содержание раздела поможет вспомнить уже известные и столь необходимые понятия в электротехнике, или приступить к самостоятельному изучению теоретической часть. Физическую основу электротехники составляют электрические и магнитные явления из курса физики.

Понятия и определения

Электропроводимость – это свойство вещества проводить под действием не изменяющего во времени электрического поля не изменяющийся во времени электрический ток.

Электромагнитное поле – это вид материи характеризующийся тем, что оказывает силовое воздействие на заряженные частицы, степень которого зависит от скорости движения частиц и величины их электрического заряда. (Электромагнитное поле в зависимости от условий может проявляться как в целом, так и раздельно: электрическое поле или магнитное поле).

Элементарный электрический заряд – это свойство электрона или протона, характеризующее их взаимосвязь с собственным электрическим полем и их взаимодействия с внешним электрическим полем. (Электрон и протон имеют равный по величине, но противоположный по знаку заряд, который считается элементарным – 1,6*10^-19 Кл).

Закон Кулона. Величина силы, с которой на каждое из двух точечных заряженных тел, расположенных в среде, действует их общее электрическое поле, пропорционально произведению зарядов этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

где

• Q₁ и Q₂ – заряды точечных тел (расстояние между их центрами);
• - коэффициент пропорциональности, определённый выбором системы единиц;
• - абсолютная диэлектрическая проницаемость среды.

 Рис. 1

Закон Ома. Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка:

где

• I – сила тока (А),U – напряжение (B), R – сопротивление в омах (Ом).

(Иногда записывают i = gu. где g = 1/r - называют проводимостью в сименсах (См).

Для справки: удельное электрическое сопротивление, или удельное сопротивление вещества характеризует его способность проводить электрический ток. Единица измерения удельного сопротивления в СИ – Ом*м, также измеряется в Ом*см и Ом*мм². Физический смысл удельного сопротивления в СИ – сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 м².

Удельное электрическое сопротивление некоторых металлов и сплавов, применяемых в электротехнике:

Металл/ сплав	Ом*мм2/м
Сталь	0,140
Серебро	0,016
Медь	0,0172
Алюминий	0,0271