В ряде случаев любую электростатическую задачу можно было бы начинать решать с нахождения в каждой интересующей нас точке пространства электрических сил и соответствующих напряженностей, исходя из закона Кулона. Давайте, однако, посмотрим на картину электрических зарядов несколько шире. Для начала изобразим с помощью силовых линий геометрическую картину электрического поля, создаваемого положительным точечным зарядом в точке. Силовые линии будут исходить из положительного заряда. В случае отрицательного заряда, силовые линии будут заканчиваться на нем ...
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 ...
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 ...
Переменный ток — электрический ток, направление и сила которого изменяются периодически. Так как обычно сила переменного тока изменяется по синусоидальному закону, то переменный ток представляет собой синусоидальные колебания напряжения и силы тока. Поэтому к переменному току применимо все то, что относится к синусоидальным электрическим колебаниям. В данной статье поговорим о параметрах переменного тока. Изменение ЭДС и изменение тока линейной нагрузки, подключенной к такому источнику, будет происходить по синусоидальному закону. При этом переменные ЭДС, переменные напряжения и токи ...
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 ...
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 ...
В современной электротехнике законы Ома и Кирхгофа играют ключевую роль в анализе электрических цепей. Эти законы являются основой для расчета электрических параметров в линейных цепях, где ток и напряжение связаны линейными зависимостями. Однако при работе с нелинейными цепями применение этих законов становится затруднительным. Чтобы понять, почему это происходит, необходимо рассмотреть основные отличия нелинейных цепей от линейных и их влияние на методы расчета. Линейные электрические цепи характеризуются тем, что все элементы цепи — резисторы, индуктивности и емкости — подчиняются линейным законам ...
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 ...
Определить в некоторой точке пространства вектор индукции магнитного поля B, порождаемого постоянным электрическим током I, можно с помощью Закона Био-Савара. Это делается путем суммирования всех вкладов в магнитное поле от отдельных элементов тока. Одна из типичных задач состоит в том, чтобы далее определить силу взаимодействия двух параллельных токов. Ведь токи, как известно, порождают собственные магнитные поля, а ток, находящийся в магнитном поле (другого тока) испытывает на себе действие силы Ампера. Под действием силы Ампера, противоположно направленные токи взаимно отталкиваются ...
Так же как в ньютоновой механике гравитационное взаимодействие всегда имеет место между телами обладающими массами, аналогичным образом в электродинамике электрическое взаимодействие свойственно телам, обладающим электрическими зарядами. Можно даже сказать, что понятие электрического заряда в электродинамике чем-то схоже с понятием гравитационной массы в механике. Но в отличие от гравитационной массы, электрический заряд характеризует свойство тел и частиц вступать в силовые электромагнитные взаимодействия, и эти взаимодействия, как вы понимаете, не являются гравитационными ...
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 ...
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) ...
Система уравнений Максвелла обязана своим названием и появлением Джеймсу Клерку Максвеллу, сформулировавшему и записавшему данные уравнения в конце 19 века. Максвелл был известным британским физиком и математиком, который практически объединил в своих уравнениях все накопленные к тому времени экспериментально полученные результаты касательно электричества и магнетизма. Говорят что Максвелл придал законам электромагнетизма четкую математическую форму. В итоге эти уравнения сыграли главную роль в формировании точных представлений классической электродинамики ...
Трехфазный генератор представляет собой синхронную электрическую машину, предназначенную для создания трех гармонических ЭДС, смещенных на 120 градусов по фазе (по сути - во времени) друг относительно друга. На статоре генератора для этой цели установлена трехфазная обмотка, у которой каждая фаза состоит из нескольких катушек, причем магнитная ось каждой «фазы» обмотки статора физически в пространстве повернута на треть окружности относительно двух других «фаз». Такое расположение обмоток позволяет получать он них систему трехфазных ЭДС в процессе вращения ротора ...
Для некоторых технических целей, пример пары из них мы здесь рассмотрим, требуется рассчитывать параметры магнитных цепей. И главным инструментом в этих расчетах служит закон полного тока. Он звучит так: линейный интеграл вектора напряженности магнитного поля по замкнутому контуру равен алгебраической сумме токов, этим контуром охватываемых. Для примера рассмотрим магнитную цепь, изображенную на рисунке. Здесь ферромагнитный сердечник имеет по всей своей длине одну и ту же площадь поперечного сечения. Имеет определенную длину средней силовой лини ... 
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 ...
До 1650 года в Европе не существовало способа получения больших электрических зарядов, и лишь с ростом числа ученых, занимающихся исследованиями в этой области, ожидалось, что будут разработаны более эффективные методы. Изобретатель вакуумного насоса Отто фон Герике создал первую электростатическую машину. Он наполнил полый стеклянный шар расплавленной серой и, когда она застыла, разбил стекло. Однако Герике не подозревал, что сам стеклянный шар мог бы успешно служить его целям. Затем он закрепил серный шар так, чтобы его можно было вращать рукояткой ...