Урок-лекция у разделу "Электротехника"

Этапы развития науки

Отечественные ученые

Их вклад в развитие электротехники и электроники

I этап: до 1800 г.

Ломоносов М.В.

Первая работа в области электричества «Слово о явлениях воздушных, от электрических сил происходящих»

II этап: 1800-1830 г.

 Петров Василий Владимирович

Открыл электрическую дугу; исследовал химическое действие тока, электропроводность, люминесценцию, электрические явления в газах; опубликовал книгу «Известия о гальвановольтовских опытах»

III этап: 1830-1870 г.

 Шиллинг Павел Львович

Якоби Борис Семёнович

Электромагнитный телеграф

Изобрёл электродвигатель; создал гальванопластику и гальваностегию, телеграфные аппараты

IV этап: 1870-1890 г.

1.Александр Николаевич Лодыгин 

2.Столетов Александр Григорьевич

3.Яблочков Павел Николаевич

4.Пироцкий Фёдор Апполонович

5. Лачинов Дмитрий Александрович

6.Славянов Николай Гаврилович

7. Доливо-Добровольский Михаил Осипович

1.Угольная лампа накаливания, один из основателей   электротермии;

2.Исследовал закон намагничивания железа и газовый разряд; открыл законы фотоэлектрического эффекта;

3.Изобрёл дуговую лампу (свеча Яблочкова) и трансформатор; положил начало системе электрического освещения; разрабатывал электрические машины и химические источники тока

4. Первым в России провёл испытания вагона, приводимого в движение электродвигателем

5.Доказал возможность передачи электроэнергии по проводам на значительные расстояния

6.Разработал сварку металлическим электродом

7. Показал оптимальность системы трёхфазного тока, создал трёхфазный синхронный генератор, двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором; трёхфазный трансформатор, осуществил первую электропередачу трёхфазного тока

V этап: 1891-1920 г.

Попов Александр Степанович

Изобрёл радио

VI этап: 1920-1940 г.

 Вологдин Валентин Петрович

 Создал высокочастотные машинные генераторы и высоковольтные ртутные выпрямители

VII этап: 1940-1970 г.

 Электротехника становится базой для разработки автоматизированных систем управления энергетическими и производственными процессами. Создание разнообразных электронных, в особенности микроэлектронных устройств позволяет коренным образом повысить эффективность автоматизации процессов вычислений, обработки информации, осуществлять моделирование сложных физических явлений, решение логических задач и др. при значительном снижении габаритов устройств, повышении их надежности и экономичности.

Значительный прогресс в электронике наметился после создания больших интегральных схем (БИС), быстродействие их измеряется миллиардными долями секунды, а минимальные размеры составляют 2 - 3 мкм.

Внедрение БИС привело к созданию микропроцессоров, осуществляющих цифровую обработку информации и микроЭВМ.

Быстрое развитие микроэлектроники обусловило возникновение и заметный прогресс новой области науки и техники - информатики

VIII этап: с 1970 г.

 В начале 80-х гг. как в нашей стране, так и за рубежом стали изготовлять микропроцессоры и микроЭВМ в одном кристалле. Все это дает огромный эффект в повышении надежности, снижении габаритов и потребляемой энергии микроэлектронных устройств, используемых в различных производственных процессах, автоматизированных систем управления, на транспорте, в бытовых устройствах.

№ 

п\п

Название закона

Формулировка закона

Формула

1

Закон Ома для участка цепи

Сила тока прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению

2

Закон Ома для полной цепи

Сила тока прямо пропорциональна сумме электродвижущих сил (ЭДС) цепи, и обратно пропорциональна сумме сопротивлений источника и цепи.

3

Первый закон Кирхгофа

 Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю

4

Второй закон Кирхгофа

 Сумма всех падений напряжений в любом замкнутом контуре равна алгебраической сумме всех ЭДС которые находятся вдоль этого контура. Если же в замкнутой цепи нет источника ЭДС, то сумма падений напряжений будет равна нулю.

5

Закон Джоуля-Ленца

Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка

№ п/п

Название режима

Характеристика режима

1

Номинальный режим

Это расчетный режим, при котором элементы цепи (источники, приемники, линия электропередачи) работают в условиях, соответствующих проектным данным и параметрам.

Изоляция источника, линии электропередачи, приемников рассчитана на определенное напряжение, называемое номинальным. Превышение этого напряжения приводит к пробою изоляции, увеличению токов в цепи и другим аварийным последствиям.

Тепловой режим источников или приемников энергии рассчитан на выделение в них определенного количества тепла, то есть на определенную мощность, а последняя зависит от квадрата тока RI², rI².

Расчетный по тепловому режиму ток называется номинальным.

Номинальное значение мощности для источника электрической энергии - это наибольшая мощность, которую источник при нормальных условиях работы может отдать во внешнюю цепь без опасности пробоя изоляции и превышения допустимой температуры нагрева.

Для приемников электрической энергии типа двигателей - это мощность, которую могут развивать на валу при нормальных условиях работы. Для остальных приемников электрической энергии (нагревательные и осветительные приборы) - это их мощность при номинальном режиме. Номинальные значения напряжений, токов и мощностей указывают в паспортах изделий.

2

Режим короткого замыкания

 Это режим, при котором выводы источника соединены между собой, например, сопротивление нагрузки замкнуто проводником с нулевым сопротивлением. Напряжение на приемнике при этом равно нулю.

Сопротивление всей цепи равно внутреннему сопротивлению источника, и ток короткого замыкания в цепи равен:

I_к.з. =  / r. (1)

Он достигает максимально возможного значения для данного источника и может вызывать перегрев источника и даже его повреждение. Для защиты источников электрической энергии и питающих цепей от токов короткого замыкания в маломощных цепях устанавливают плавкие предохранители, в более мощных цепях - автоматические выключатели, а высоковольтных цепях - специальные высоковольтные выключатели.

3

Режим холостого хода

Это режим, при котором внешняя цепь разомкнута и ток равен нулю. Так как ток равен нулю, то падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника так же равно нулю (rI = 0) и напряжение на выводах источника равно ЭДС (=U).

4

Согласованный режим

 Это режим, в котором работает электрическая цепь (источник и приемник), когда сопротивление нагрузки R равно внутреннему сопротивлению источника r. Этот режим характеризуется передачей от данного источника к приемнику максимально возможной мощности. Однако в согласованном режиме КПД =0,5 - низкий и для мощных цепей работа в согласованном режиме экономически невыгодна. Согласованный режим применяется, главным образом, в маломощных цепях, если КПД не имеет существенного значения, а требуется получить в приемнике возможно большую мощность.