Представьте себе мир конца XIX века. Всего чуть более ста тридцати лет назад, в 1890-х годах, электричество было настолько новым и ненадежным явлением в повседневной жизни, что светильники в домах проектировались так, чтобы работать и на газе, и на электричестве одновременно. Люди не доверяли этой невидимой силе, которая могла внезапно исчезнуть, оставив дом во тьме. Электричество было капризной новинкой, доступной лишь избранным. Сегодня же, спустя столетие, наша жизнь буквально пронизана электричеством. Каждое утро мы просыпаемся от электронного будильника, завариваем кофе в электрической кофеварке ...

Как известно, для решения некоторых типичных задач электротехники применяют комплексные числа. Но для чего их используют и почему это делают именно так? В этом мы и постараемся разобраться по ходу данной статьи. Дело в том, что комплексный метод, или метод комплексных амплитуд, удобен при расчетах сложных цепей переменного тока. Комплексное число включает в себя мнимую и действительную части, которые между собой различаются и обозначаются в тексте по разному. Само же комплексное число может быть записано в алгебраической, тригонометрической или показательной форме ...

Говоря о переменном токе, часто оперируют такими терминами как «фаза», «фазовый угол», «сдвиг фаз». Обычно это касается синусоидального переменного или пульсирующего тока (полученного путем выпрямления синусоидального тока). Поскольку периодическое изменение ЭДС в сети или тока в цепи — это гармонический колебательный процесс, то и функция, описывающая данный процесс, — гармоническая, то есть синус или косинус, в зависимости от начального состояния колебательной системы. Аргументом функции в данном случае является как раз фаза, то есть положение колеблющейся величины (тока или напряжения) в каждый рассматриваемый момент времени ...

Векторные диаграммы — метод графического расчета напряжений и токов в цепях переменного тока, в которых переменные напряжения и токи символически (условно) изображаются с помощью векторов. Согласно закону сохранения заряда, в любой момент времени ток в цепи имеет одно и то же значение. Следовательно на каждом элементе будет падать напряжение.  Согласно второму правилу Кирхгофа, напряжение источника будет равно сумме падений напряжений на элементах цепи. Для активного сопротивления значение сопротивления определяется исключительно свойствами проводника, оно не зависит ни от тока, ни от момента времени ...

Заморозьте воду — и она расширится, потому что при замерзании ее молекулы выстроятся в структуру определенной формы, при которой вода займет больший объем, нежели та же вода в жидком состоянии. Похожим образом ведет себя намагничиваемое тело, например, помещенное во внешнее магнитное поле: состояние намагниченности тела изменяется, в результате, в большей или в меньшей степени, изменяются и линейные размеры данного тела. В этом и заключается явление, называемое магнитострикцией. Физикам хорошо известно, что намагниченность тела может изменяться не только в результате намагничивания ...

В современном мире, когда образование стремительно трансформируется под влиянием цифровых технологий, появляются инновационные системы, которые переопределяют само понимание того, как должно проходить обучение. Интерактивное веб-приложение "Обучение теоретическим основам электротехники (ТОЭ)" — яркий пример такой трансформации. Это не просто сайт, где хранится учебная информация, а полнофункциональная интерактивная платформа, специально разработанная для глубокого и практически ориентированного изучения электротехники и смежных дисциплин. Ключевая идея этого приложения: каждый пользователь должен иметь возможность не только прочитать теорию, но и тут же экспериментировать с ней, получая мгновенную обратную связь ...

В процессе расчетов электрических цепей переменного синусоидального тока часто бывает полезен Закон Ома в комплексной форме. Под электрической цепью здесь понимается линейная цепь в установившемся режиме работы, то есть такая цепь, в которой переходные процессы завершились и токи установились. Падения напряжений, ЭДС источников и токи в ветвях такой цепи являются попросту тригонометрическими функциями времени. Ежели даже в установившемся режиме форма тока в цепи не является синусоидой (меандр, пила, импульсные помехи), то и Закон Ома в комплексной форме ...

Электрические цепи состоят из различных элементов, каждый из которых обладает уникальными электрическими свойствами и характеризуется определённой зависимостью между током и напряжением. Важным разделением таких элементов является их деление на линейные и нелинейные компоненты. Линейные элементы описываются простыми пропорциональными законами, что позволяет применять эффективные математические методы анализа и моделирования. Нелинейные же элементы обладают более сложными характеристиками, при которых связь между током и напряжением не является прямой и может зависеть ...

Значимость электродинамики в современном мире связана прежде всего с широкими техническими возможностями, которые она открывает для передачи электрической энергии по проводам на большие расстояния, для способов распределения и преобразования электричества в другие формы, - в механическую, тепловую, световую и т. д. Генерируемая на электростанциях, электрическая энергия отправляется через многие километры по линиям электропередачи — в дома и на промышленные объекты, где электромагнитные силы приводят в действие двигатели различного оборудования ...

Если бы ни магнитные потоки, то вряд ли современная электротехника могла бы существовать. Работа генераторов и электродвигателей, электромагнитов и трансформаторов, измерительных приборов и датчиков Холла, - основана на использовании магнитного поля и свойствах магнитного потока. Для того чтобы сконцентрировать и усилить магнитный поток, прибегают к применению ферромагнитных материалов. Из ферромагнитных материалов изготавливают магнитопроводы — тела нужных форм и размеров, сердечники, чтобы направить магнитные потоки той или иной величины в требуемом направлении ...

Во второй половине XIX века, английский физик Джон Гопкинсон и его брат Эдвард Гопкинсон, разрабатывая общую теорию магнитных цепей, вывели математическую формулу, получившую название «формула Гопкинсонов» или закон Гопкинсона, являющийся аналогом закона Ома (применяемого для расчета электрических цепей). Так, если классический закон Ома математически описывает связь между током и электродвижущей силой (ЭДС), то закон Гопкинсона аналогичным образом выражает связь между магнитным потоком и так называемой магнитодвижущей силой (МДС) ...

Подобно тому, как обладающее массой тело в механике сопротивляется ускорению в пространстве, проявляя инерцию, так же и индуктивность препятствует изменению тока в проводнике, проявляя ЭДС самоиндукции. Именно ЭДС самоиндукции противится как уменьшению тока, стремясь поддержать его, так и возрастанию тока, стремясь его уменьшить. Дело в том, что в процессе изменения (увеличения или уменьшения) тока в контуре, изменяется и создаваемый этим током магнитный поток, локализованный главным образом в ограниченной в ограниченной данным контуром области. А раз магнитный поток возрастает или уменьшается ...

Электромагнитные колебания в контуре, состоящем из катушки индуктивности и конденсатора, происходят благодаря периодическому превращению электрической энергии в магнитную и обратно. При этом периодически изменяются электрический заряд на обкладках конденсатора и величина тока через катушку. Электромагнитные колебания бывают свободными и вынужденными. Свободные колебания, как правило, являются затухающими из-за ненулевого сопротивления контура, а вынужденные колебания — это, обычно, автоколебания. Чтобы получить в колебательном контуре свободные колебания ...

В колебательном контуре, обладающем индуктивностью L, емкостью C и сопротивлением R, свободные электрические колебания имеют тенденцию к затуханию. Чтобы колебания не затухали, необходимо периодически пополнять контур энергией, тогда возникнут вынужденные колебания, которые не будут затухать, ведь внешняя переменная ЭДС станет теперь поддерживать колебания в контуре. Если колебания поддерживать источником внешней гармонической ЭДС, частота которой очень близка к резонансной частоте колебательного контура, то амплитуда электрических колебаний в контуре станет резко возрастать ...

Если мы попытаемся сблизить два одинаковых постоянных кольцевых магнита противоположными полюсами, то в какой-то момент, по мере сближения, они начнут все сильнее притягиваться друг к другу. А если попытаться сблизить эти же магниты, но одноименными полюсами, то на определенном расстоянии они начнут все сильнее препятствовать этому сближению, будут пытаться разойтись в стороны, как бы оттолкнуться друг от друга. Это значит, что возле магнитов есть некая невещественная материя, которая проявляет данные свойства, оказывает механическое воздействие на магниты, причем сила этого воздействия неодинакова ...

Между проводниками и диэлектриками, по величине удельного сопротивления, располагаются полупроводники. Кремний, германий, теллур и т. д. - многие элементы периодической таблицы и их соединения относятся к полупроводникам. Очень многочисленные неорганические вещества являются полупроводниками. Шире других в природе распространен кремний, земная кора состоит из него на 30%. Главное яркое отличие полупроводников от металлов заключается в отрицательном температурном коэффициенте сопротивления: чем выше температура полупроводника — тем ниже его электрическое сопротивление ...