К основным параметрам электрического поля относятся: Электростатическое поле и его характеристики

Содержание

БИЛЕТ 3 — Параметры электрического поля.

 

Напряжённость— векторная величина определяющая силу действующую на заряженную частицу или тело со стороныэлектрического поля и численно равная отношению силы к заряду частицы.

Е = F/Q [Н/Кл] или [B/M]

 

Электрическое напряжение (U и оно численно = ЭДС) — это работа (А) совершаемая силой поля по перемещению заряженных частиц между двумя точками поля.

U = A/q [Дж/Кл] или [В]

 

Потенциал (φ)— это энергетическая характеристика поля численно равная отношению потенциальной энергии заряженной частицы помещенной в данной точке поля величине её заряда.

φ = W/Q[В]

 

 

БИЛЕТ 4 — Электрическая цепь: Основные и вспомогательные элементы цепи.

1. Источник электрической энергии (ЭДС)

— это преобразователь какого-либо вида неэлектрической энергии в электрическую.

Потребитель.

Соединительные линии и провода.

Коммуникационная аппаратура – как средство передачи электрической энергии.

Переключатель/Рубильник.

6. Условные графические обозначения источников электроэнергии:

7.

8. а — источник ЭДС, б — гальванический элемент или аккумулятор, в — батарея гальванических
элементов, г — термоэлемент, д — фотоэлемент, е — электромашинный генератор постоянного тока,
ж — электромашинный генератор переменного тока.

 

БИЛЕТ 5 — Электрический ток проводимости как физическое явление.

Электрический ток — направленное и упорядоченное движение электронов под действием электрического поля создаваемого за счет Э.Д.С. источника питания.

Электрическим током проводимости принято называть явление направленного движения свободных носителей электрического заряда в веществе или в пустоте.

За направление электрического тока в электротехнике принято направление, противоположное направлению движения электронов. В электрической цепи ток направлен от положительного полюса источника к отрицательному.

 

 

Билет 6 — Электрический ток в проводниках, диэлектриках, полупроводниках.

 

Диэлектрик(изолятор) — вещество, плохо проводящее или не проводящее электрический ток или имеющие очень низкий коэффициент проводимости.

Основные диэлектрики: соли, оксиды, стекло, полиэтилен, резина и др

Проводники

— используются для передачи электроэнергии.

— С повышением температуры они изменяют коэффициент своей проводимости.

— Носителями заряда служат электроны.

К проводникам относятся все металлы и их сплавы, а также электротехнический уголь (каменный уголь, графит, сажа, смола и т. д.)
К жидким проводникам относятся: вода, раствор солей, кислот и щелочей.
К газообразным относятся ионизированные газы.
Электрический ток в твердых проводниках-это направленное движение свободных электронов под действием ЭДС.
ЭДС-электронно-движущая сила.

Полупроводники.

При нагревании они близки к проводникам, а при охлаждении к диэлектрикам. Под воздействием внешних “раздражителей” могут легко менять коэффициент сопротивления.




Электрическое поле: определение, классификация, характеристики

Нас окружает материальный мир. Материю мы воспринимаем с помощью зрения и других органов чувств. Отдельным видом материи является электрическое поле, которое можно выявить только через его влияние на заряженные тела или с помощью приборов. Оно порождает магнитные поля и взаимодействует с ними. Эти взаимодействия нашли широкое практическое применение.

Определение

Электрическое поле неразрывно связано с магнитным полем, и возникает в результате его изменения. Эти два вида материи являются компонентами электромагнитных полей, заполняющих пространство вокруг заряженных частиц или заряженных тел.

Таким образом, данный термин означает особый вид материи, обладающий собственной энергией, являющийся составным компонентом векторного электромагнитного поля. У электрического поля нет границ, однако его силовое воздействие стремится к нулю, при удалении от источника – заряженного тела или точечных зарядов [1].

Важным свойством полевой формы материи является способность электрического поля поддерживать упорядоченное перемещение носителей зарядов.

Определение понятия "электрическое поле"Рис. 1. Определение понятия «электрическое поле»

Энергия электрического поля подчиняется действию закона сохранения. Её можно преобразовать в другие виды или направить на выполнение работы.

Силовой характеристикой полей выступает их напряжённость – векторная величина, численное значение которой определяется как отношение силы, действующей на пробный положительный заряд, к величине этого заряда.

Характерные физические свойства:

  • реагирует на присутствие заряженных частиц;
  • взаимодействует с магнитными полями;
  • является движущей силой по перемещению зарядов – как положительных ионов, таки отрицательных зарядов в металлических проводниках;
  • поддаётся определению только по результатам наблюдения за проявлением действия.

Оно всегда окружает неподвижные статичные (не меняющиеся со временем) заряды, поэтому получило название – электростатическое. Опыты подтверждают, что в  электростатическом поле действуют такие же силы, как и в электрическом.

Электростатическое взаимодействие поля на заряженные тела можно наблюдать при поднесении наэлектризованной эбонитовой палочки к мелким предметам. В зависимости от полярности наэлектризованных частиц, они будут либо притягиваться, либо отталкиваться от палочки.

Сильные электростатические поля образуются вблизи мощных электрических разрядов. На поверхности проводника, оказавшегося в зоне действия разряда, происходит перераспределение зарядов.

Вследствие распределения зарядов проводник становится заряженным, что является признаком влияния электрического поля.

Классификация

Электрические поля бывают двух видов: однородные и неоднородные.

Однородное электрическое поле

Состояние поля определяется пространственным расположением линий напряжённости. Если векторы напряжённости идентичны по модулю и они при этом сонаправлены во всех точках пространства, то электрическое поле – однородно. В нём линии напряжённости расположены параллельно.

В качестве примера является электрическое поле, образованное разноимёнными зарядами на участке плоских металлических пластин (см. рис. 2).

Пример однородностиРис. 2. Пример однородности

Неоднородное электрическое поле

Чаще встречаются поля, напряжённости которых в разных точках отличаются. Линии напряжённости у них имеют сложную конфигурацию. Простейшим примером неоднородности является электрический диполь, то есть система из двух разноимённых зарядов, влияющих друг на друга (см. рис. 3). Несмотря на то, что векторы напряжённости электрического диполя образуют красивые линии, но поскольку они не равны, то такое поле неоднородно. Более сложную конфигурацию имеют вихревые поля (рис 4).  Их неоднородность очевидна.

Электрический диполь  Рис. 3. Электрический диполь Вихревые поляРис. 4. Вихревые поля

Характеристики

Основными характеристиками являются:

  • потенциал;
  • напряжённость;
  • напряжение.

Потенциал

Термин означает отношение потенциальной энергии W, которой обладает пробный заряд q′ в данной точке к его величине. Выражение φ =W/q′. называется потенциалом электрического поля в этой точке.

Другими словами: количество накопленной энергии, которая потенциально может быть потрачена на выполнение работы, направленной на перемещение единичного заряда в бесконечность, или в другую точку с условно нулевой энергией,  называется потенциалом рассматриваемого электрического поля в данной точке.

Энергия поля учитывается по отношению к данной точке. Её ещё называют потенциалом в данной точке. Общий потенциал системы равен сумме потенциалов отдельных зарядов. Это одна из важнейших характеристик поля. Потенциал можно сравнить с энергией сжатой пружины, которая при высвобождении способна выполнить определённую работу.

Единица измерения потенциала – 1 вольт. При бесконечном удалении точки от наэлектризованного тела, потенциал в этой точке уменьшается до 0: φ=0.

Напряжённость поля

Достоверно известно, что электрическое поле отдельно взятого заряда q действует с определённой силой F на точечный пробный заряд, независимо от того, на каком расстоянии он находится. Сила, действующая на изолированный положительный пробный заряд, называется напряжённостью и обозначается символом

E.

Напряжённость – векторная величина. Значение модуля вектора напряжённости: E=F/q′.

Линиями напряжённости электрического поля (известные как силовые линии), называются касательные, которые в точках касания совпадают с ориентацией векторов напряжённости. Плотность силовых линий определяет величину напряжённости.

Электрическое поле положительного и отрицательного вектора напряжённостиРис. 5. Электрическое поле положительного и отрицательного вектора напряжённости

Напряженность вокруг точечного заряда Q на расстоянии r от него, определяется по закону Кулона:

E = 14πε0⋅Qr2. Такие поля называют кулоновскими.

Векторы напряженности положительного точечного заряда направлены от него, а отрицательного – до центра (к заряду). Направления векторов кулоновского поля видно на рис. 6.

Направление линий напряжённости положительных и отрицательных зарядовРис. 6. Направление линий напряжённости положительных и отрицательных зарядов

Для кулоновских полей справедлив принцип суперпозиции. Суть принципа в следующем:вектор напряжённости нескольких зарядов может быть представлен в виде геометрической суммы напряжённостей, создаваемых каждым отдельно взятым зарядом, входящих в эту систему.

Для общего случая распределения зарядов имеем:

общий случай распределения зарядов

Линии напряжённости схематически изображены на рисунке 7. На картинке видно линии, характерные для полей:

  • электростатического;
  • дипольного;
  • системы и одноимённых зарядов;
  • однородного поля.
Линии напряжённости различных полейРис. 7. Линии напряжённости различных полей

Напряжение

Поскольку силы электрического поля способны выполнять работу по перемещению носителей элементарных зарядов, то наличие поля является условием для существования электрического тока. Электроны и другие элементарные заряды всегда двигаются от точки, обладающей более высоким потенциалом, к точке с низшим потенциалом. При этом часть энергии расходуется на выполнение работы по перемещению.

Для поддержания постоянного тока (упорядоченного движения носителей элементарных зарядов) необходимо на концах проводника поддерживать разницу потенциалов, которую ещё называют напряжением. Чем больше эта разница, тем активнее выполняется работа, тем мощнее ток на этом участке. Функции по поддержанию разницы потенциалов возложены на источники тока.

Методы обнаружения

Органы чувств человека не воспринимают электрических полей. Поэтому мы не можем их увидеть, попробовать на вкус или определить по запаху. Единственное, что может ощутить человек – это выпрямление волос вдоль линий напряжённости. Наличие слабых воздействий мы просто не замечаем.

Обнаружить их можно через воздействие на мелкие кусочки бумаги, бузиновые шарики и т.п. Электрическое поле воздействует на электроскоп – его лепестки реагируют на такие воздействия.

Очень простой и эффективный метод обнаружения с помощью стрелки компаса. Она всегда располагается вдоль линий напряжённости.

Существуют очень чувствительные электронные приборы, с лёгкостью определяющие наличие электростатических полей.

Методы расчета электрического поля

Для расчётов параметров используются различные аналитические или численные методы:

  • метод сеток или конечных разностей;
  • метод эквивалентных зарядов;
  • вариационные методы;
  • расчёты с использованием интегральных уравнений и другие.

Выбор конкретного метода зависит от сложности задачи, но в основном используются численные методы, приведённые в списке.

Использование

Изучение свойств электрического поля открыло перед человечеством огромные возможности. Способность поля перемещать электроны в проводнике позволила создавать источники тока.

На свойствах электрических полей создано различное оборудование, применяемое в медицине, химической промышленности, в электротехнике. Разрабатываются приборы, применяемые в сфере беспроводной передачи энергии к потребителю. Примером могут послужить устройства беспроводной зарядки гаджетов. Это пока только первые шаги на пути к передачи электричества на большие расстояния.

Сегодня, благодаря знаниям о свойствах полевой формы материи, разработаны уникальные фильтры для очистки воды. Этот способ оказался дешевле, чем использование традиционных сменных картриджей.

К сожалению, иногда приходится нейтрализовать силы полей. Обладая способностью электризации предметов, оказавшихся в зоне действия, электрические поля создают серьёзные препятствия для нормальной работы радиоэлектронной аппаратуры. Накопленное статическое электричество часто является причиной выхода из строя интегральных микросхем и полевых транзисторов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ. ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ. ЗАКОН КУЛОНА. — Студопедия

ЛЕКЦИЯ 1.

 

1)закон Кулона сила взаимодействия между двумя неподвижными заряженными точечными телами пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

 

Электрическая сила взаимодействия между заряженными телами зависит от величины их зарядов, размеров тел, расстояния между ними, а также от того, в каких частях тел находятся эти заряды. Если размеры заряженных тел значительно меньше расстояния между ними, то такие тела называют точечными. Сила взаимодействия между точечными заряженными телами зависит только от величины их зарядов и расстояния между ними.

Закон, описывающий взаимодействие двух точечных заряженных тел, был установлен французским физиком Ш. Кулоном, когда он измерял силу отталкивания между небольшими одноимённо заряженными металлическими шариками (см. рис. 1а).

 

Рис. 1. (а) — схема экспериментальной установки Кулона для определения сил отталкивания между одноимёнными зарядами; (б) – к определению величины и направления действия кулоновских сил при использовании формулы (1).

 

Установка Кулона состояла из тонкой упругой серебряной нити (1) и подвешенной на ней лёгкой стеклянной палочки (2), на одном конце которой был укреплён заряженный металлический шарик (3), а на другом противовес (4). Сила отталкивания между неподвижным шариком (5) и шариком 3 приводила к закручиванию нити на некоторый угол, a, по которому можно было определить величину этой силы. Сближая и отдаляя между собой одинаково заряженные шарики 3 и 5, Кулон установил, что сила отталкивания между ними обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.


Чтобы установить, как сила взаимодействия между шариками зависит от величины их зарядов, Кулон поступал следующим образом. Сначала он измерял силу, действующую между одинаково заряженными шариками 3 и 5, а потом касался одного из заряженных шариков (3) другим, незаряженным шариком такого же размера (6). Кулон справедливо полагал, что при соприкосновении одинаковых металлических шариков электрический заряд поровну распределится между ними, и поэтому на шарике 3 останется только половина его первоначального заряда. При этом, как показали опыты, сила отталкивания между шариками 3 и 5 уменьшалась в два раза, по сравнению с первоначальной. Изменяя подобным образом заряды шариков, Кулон установил, что они взаимодействуют с силой, пропорциональной произведению их зарядов.


В результате многочисленных опытов Кулон сформулировал закон, определяющий модуль силы F12, действующей между двумя неподвижными точечными телами с зарядами q1 и q2, расположенными на расстоянии r друг от друга:

 
 
   

 

                                                     (1)

 

 

где k – коэффициент пропорциональности, значение которого зависит от используемой системы единиц, и который часто по причинам, связанным с историей введения систем единиц, заменяют на (4πe0)-1 . e0 называют электрической постоянной.

Вектор силы F12 направлен вдоль прямой, соединяющей тела, так, что разноимённо заряженные тела притягиваются, а одноимённо заряженные отталкиваются (рис. 1б). Этот закон (1) называют законом Кулона, а соответствующие электрические силы – кулоновскими.

Закон Кулона, а именно зависимость силы взаимодействия от второй степени расстояния между заряженными телами, до сих пор подвергается экспериментальной проверке. В настоящее время показано, что показатель степени в законе Кулона может отличаться от двойки не более, чем на 6.10-16.

В системе СИ единицей электрического заряда служит кулон (Кл). Заряд в 1 Кл равен заряду, проходящему за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока, равной 1 амперу (А). В системе СИ

k = 9.109 Н.м2/Кл2 , а

e0 = 8,8.10-12 Кл2 /(Н.м2) (2)

Элементарный электрический заряд, e, в СИ равен:

e = 1,6.10-19 Кл . (3)

2) Электрическое поле – это материальный объект, делающий возможным взаимодействие между заряженными телами.

Закон Кулона, позволяет вычислить силу взаимодействия между двумя зарядами, но не объясняет, как один заряд действует на другой. Через какое время, например, один из зарядов «почувствует», что другой заряд стал приближаться или отдаляться от него? Связаны ли чем-нибудь между собой заряды? Чтобы ответить на эти вопросы, великие английские физики М. Фарадей и Дж. Максвелл ввели понятие электрического поля – материального объекта, существующего вокруг электрических зарядов. Таким образом, заряд q1 порождает вокруг себя электрическое поле, а другой заряд q2, оказавшись в этом поле, испытывает на себе действие заряда q1 согласно закону Кулона (1). При этом, если положение заряда q1 изменились, то изменение его электрического поля будет происходить постепенно, а не мгновенно, так, что на расстоянии L от q1 изменения поля произойдут через промежуток времени L/c, где с – скорость света, 3.108 м/с. Запаздывание изменений электрического поля доказывает то, что взаимодействие между зарядами согласуется с теорией близкодействия. Эта теория объясняет любое взаимодействие между телами, даже отдалёнными друг от друга, существованием каких-либо материальных объектов или процессов между ними. Материальным объектом, осуществляющим взаимодействие между заряженными телами, является их электрическое поле.

Чтобы охарактеризовать данное электрическое поле, достаточно измерить силу, действующую на точечный заряд в различных областях этого поля. Опыты и закон Кулона (1) показывают, что сила, действующая на заряд со стороны поля, пропорциональна величине этого заряда. Поэтому отношение силы F, действующей на заряд в данной точке поля, к величине этого заряда q, уже не зависит от q и является характеристикой электрического поля, называемой его напряжённостью, E:

 
 

 

                                                           (2)

 

Напряжённость электрического поля, как следует из (2), является вектором, направление которого совпадает с направлением силы, действующей в данной точке поля на положительный заряд. Из закона Кулона (1) следует, что модуль напряжённости E поля точечного заряда q зависит от расстоянияr до него следующим образом:

 
 

Векторы напряжённости в различных точках электрического поля положительного и отрицательного зарядов показаны на рис. 2а.

Рис. 35. (а) — векторы напряжённости в различных точках электрического поля положительного (верх) и отрицательного (низ) заряда; векторы напряжённости (б) и те же векторы вместе с силовыми линиями (в) электрического поля двух точечных зарядов разного знака.

Если электрическое поле образовано несколькими зарядами (q1, q2, q3 и т.д.), то, как показывает опыт, напряжённость E в любой точке этого поля равна сумме напряжённостей E1, E2, E3 и т.д. электрических полей, создаваемых зарядами q1, q2, q3 и т.д., соответственно:

 
 

В этом и состоит принцип суперпозиции (или наложения) полей, который позволяет определить напряжённость поля, созданного несколькими зарядами (рис. 2б).

Чтобы показать, как изменяется напряжённость поля в различных его областях, рисуют силовые линии — непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с векторами напряжённости (рис. 2в). Силовые линии не могут пересекаться между собой, т.к. в каждой точке вектор напряжённости поля имеет вполне определённое направление. Они начинаются и заканчиваются на заряженных телах, вблизи которых модуль напряжённости и густота силовых линий возрастает. Густота силовых линий пропорциональна модулю напряжённости электрического поля.

Основные характеристики электрического поля — Студопедия

Федеральное агентство по образованию

ГОУ СПО

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ КОЛЛЕДЖ ИНФОРМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ

Т.Л. ЕРЕМКИНа

ОПОРНЫЕ КОНСПЕКТЫ

Для студентов по дисциплине «Электротехника»

 

 

Санкт-Петербург

2010

Федеральное агентство по образованию

ГОУ СПО

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ КОЛЛЕДЖ ИНФОРМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ

Т.Л. ЕРЕМКИНа

ОПОРНЫЕ КОНСПЕКТЫ

Для студентов по дисциплине «Электротехника»

по разделу «Электрические цепи постоянного тока»

Введение

 

Электротехника изучает электрические и магнитные явления и их практическое применение.

Этапы развития электротехники.

I

1800 – 1830 – изучение действий электрического тока и различных законо­мерностей в электрических цепях.

II

1831 – 1870 – закон электромагнитной индукции, создание моделей электрических машин.

III

1871 – 1890 – создание практических моделей электрических машин, первых электростанций.

IV

1891 – до настоящего времени – развитие электроэнергетики.

 

Электроэнергетика – широкое внедрение электрической энергии во все области промышленности, сельского хозяйства и в быту.

Электрическая энергия – тип энергии наиболее распространенный, благодаря следующим преимуществам:

1. Относительно легко электрическую энергию можно получить из других видов энергии. Традиционные источники: механическая энергия, химическая, тепловая, ядерная.

Традиционные источники большой мощности наносят вред окружающей среды.


Нетрадиционные источники: энергия солнца, ветра, приливов и отливов, геотермальное тепло.

2. Относительно легко электрическую энергию можно передать на большие расстояния с помощью ЛЭП.

3. Относительно легко электрическая энергия распределяется по потребителям различной мощности, а также преобразуется в другие виды энергии.

Основные характеристики электрического поля

 

Электрическое поле – особый вид материи, в которой осуществляется физический процесс возникновения механической силы, действующей на пробный заряд (положи­тельный, бесконечно малый), внесенный в электрическое поле.

Электрическое поле изображается силовыми линиями.

     
 

 

 

 

 

 

 

Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются.

 

     
 

     +      –

                                однородное поле

 

 

Напряженность – силовая характеристика электрического поля.

 

   [Е] = В/м

.

Напряженность численно равна отношению силы, действующей на заряд, к величине заряда.

Напряженность направлена по касательным к силовым линиям.

Напряженность электрического поля, созданного точечным зарядом

 .

2. Напряжение – энергетическая характеристика электрического поля  [U] = В

                                                                  +  +Q            

                                    А      В

Напряжение численно равно отношению работы, совершаемой силами поля по перемещению положительного заряда из одной точки поля в другую к величине этого заряда.

 

3. Потенциал – энергетическая характеристика энергетического поля [ ] = В

 

Потенциал численно равен отношению потенциальной энергии заряда, находя­щегося в данной точке поля к величине этого заряда или отношению работы, совершаемой силами поля по перемещению положительного заряда из данной точки поля в бесконечность к величине этого заряда.

Напряжение равно разности потенциалов точек.

 

 

Электрическое поле. Свойства электрического поля. — Студопедия

Электрическое поле – это особая форма материи которая создаётся электрическими зарядами (заряженными телами) и которую можно обнаружить по взаимодействию электрических зарядов (заряженных тел).

Свойства электрического поля:

1. Оно материально, т.е. существует независимо от нас и наших знаний о нём.

2. Оно создаётся электрическими зарядами (заряженными телами)

3. Оно обнаруживается по взаимодействию электрических зарядов (заряженных тел)

4. Оно действует на электрические заряды (заряженные тела) с некоторой силой.

5. Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться по его действию и с помощью приборов.

6. Электрическое поле является одной из составляющих единого электромагнитного поля и проявлением электромагнитного взаимодействия.

7. Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика напряженность электрического поля.

Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда

Напряженность электрического поля – векторная физическая величина.

Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

8. Энергетической характеристикой поля является потенциал.

Физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называют потенциалом φ электрического поля:

Потенциал φ является энергетической характеристикой электростатического поля.

В Международной системе единиц (СИ) единицей потенциала является вольт (В): 1 В = 1 Дж / 1 Кл.

БИЛЕТ 2 — Электрическое поле – особый вид материи.

БИЛЕТ 2 — Электрическое поле – особый вид материи.

Электрическое поле — это особый вид материи, которая существует вокруг электрически заряженных элементарных частиц (электроны и протоны).

Через электрические поля передаётся воздействие одного электрического заряда (неподвижного) на иной неподвижный электрический заряд. Данное взаимодействие происходит в соответствии с известными законами Кулона.


Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона: . Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках.

 

 

БИЛЕТ 3 — Параметры электрического поля.

 

Напряжённость— векторная величина определяющая силу действующую на заряженную частицу или тело со стороныэлектрического поля и численно равная отношению силы к заряду частицы.

Е = F/Q [Н/Кл] или [B/M]

 

Электрическое напряжение (U и оно численно = ЭДС) — это работа (А) совершаемая силой поля по перемещению заряженных частиц между двумя точками поля.

U = A/q [Дж/Кл] или [В]

 

Потенциал (φ)— это энергетическая характеристика поля численно равная отношению потенциальной энергии заряженной частицы помещенной в данной точке поля величине её заряда.

φ = W/Q[В]

 

 

БИЛЕТ 4 — Электрическая цепь: Основные и вспомогательные элементы цепи.

1. Источник электрической энергии (ЭДС) — это преобразователь какого-либо вида неэлектрической энергии в электрическую.

Потребитель.

Соединительные линии и провода.

Коммуникационная аппаратура – как средство передачи электрической энергии.

Переключатель/Рубильник.

6. Условные графические обозначения источников электроэнергии:

7.

8. а — источник ЭДС, б — гальванический элемент или аккумулятор, в — батарея гальванических
элементов, г — термоэлемент, д — фотоэлемент, е — электромашинный генератор постоянного тока,
ж — электромашинный генератор переменного тока.

 

БИЛЕТ 5 — Электрический ток проводимости как физическое явление.

Электрический ток — направленное и упорядоченное движение электронов под действием электрического поля создаваемого за счет Э.Д.С. источника питания.

Электрическим током проводимости принято называть явление направленного движения свободных носителей электрического заряда в веществе или в пустоте.

За направление электрического тока в электротехнике принято направление, противоположное направлению движения электронов. В электрической цепи ток направлен от положительного полюса источника к отрицательному.

 

 

Проводники

— используются для передачи электроэнергии.

— С повышением температуры они изменяют коэффициент своей проводимости.

— Носителями заряда служат электроны.

К проводникам относятся все металлы и их сплавы, а также электротехнический уголь (каменный уголь, графит, сажа, смола и т. д.)
К жидким проводникам относятся: вода, раствор солей, кислот и щелочей.
К газообразным относятся ионизированные газы.
Электрический ток в твердых проводниках-это направленное движение свободных электронов под действием ЭДС.
ЭДС-электронно-движущая сила.

Полупроводники.

При нагревании они близки к проводникам, а при охлаждении к диэлектрикам. Под воздействием внешних “раздражителей” могут легко менять коэффициент сопротивления.

Билет 10 — Основные понятия, относящиеся к электрической цепи: проводимость, сопротивление, удельное сопротивление, удельная проводимость.

Электри́ческая проводи́мость — способность тела проводить электрический ток, а также физическая величина, характеризующая эту способность и обратная электрическому сопротивлению

Формула: g = I / U или g = 1 / R

В сименсах (См). [См]=[1/Ом]

g — проводимость проводника, ом;

R — сопротивление проводника, Ом;

l — сила тока, А;

Электри́ческое сопротивле́ние — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.

Формула: R = U / I; [A = В / Ом]

R — сопротивление проводника, Ом;

l — сила тока, А;

 

Удельное сопротивление вещества —физическая величина, характеризующая способность вещества препятствовать прохождению электрического тока.

В отличие от электрического сопротивления, являющегося свойством проводника и зависящего от его материала, формы и размеров, удельное электрическое сопротивление является свойством только вещества.

 

Расчётная формула .. ρ = R*S / l

Где:

R — сопротивление проводника, Ом;

ρ — удельное сопротивление проводника; Ом·м

l — длина проводника, м;

S — сечение проводника, мм2.

 

Удельная проводимость(удельная электропроводность) — это мера способности вещества проводить электрический ток. Ом−1·м−1

γ = 1 / ρ

ρ — Удельное сопротивление вещества

γ — Удельная проводимость

 

ЭДС САМОИНДУКЦИИ

ЭДС самоиндукции препятствует нарастанию силы тока при включении цепи и убыванию силы тока при размыкании цепи.

САМОИНДУКЦИЯ

Каждый проводник, по которому протекает эл.ток, находится в собственном магнитном поле.

При изменении силы тока в проводнике меняется м.поле, т.е. изменяется магнитный поток, создаваемый этим током. Изменение магнитного потока ведет в возникновению вихревого эл.поля и в цепи появляется ЭДС индукции. Это явление называется самоиндукцией.

Самоиндукция — явление возникновения ЭДС индукции в эл.цепи в результате изменения силы тока. Возникающая при этом ЭДС называется ЭДС самоиндукции

ЭДС Самоиндукции тем больше, чем меньше промежуток времени ∆t, за которая ток изменяется на ∆I, т.е. Она тем больше, чем быстрее изменяется ток. (В случае резкого размыкания цепи могут возникать искры, как результат возникновения индукционного тока)

 

 

2.Взаимная индукция и самоиндукция являются частным случаем электромагнитной индукции.

(http://ligis.ru/effects/science/59/)

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея при изменении магнитного потока {\displaystyle \Phi } , пронизывающего электрический контур, в нём возбуждается ток, называемый индукционным. Величина электродвижущей силы, ответственной за этот ток, определяется уравнением[1]:

{\displaystyle {\mathcal {E}}^{ind}=-{\frac {d\Phi }{dt}}}

где знак «минус» означает, что ЭДС индукции действует так, что индукционный ток препятствует изменению потока. Этот факт и отражён в правиле Ленца.

 

БИЛЕТ 23 — Основные понятия, относящиеся к переменному току.

 

Переменный ток – это электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению через одинаковые промежутки времени по синусоидальному закону (рис. 4.1). Также по синусоидальному закону изменяется напряжение и ЭДС.

Период (Т) – промежуток времени, через который повторяется изменение тока по величине и направлению.

В течение одного полупериода (Т/2) ток имеет одно направление, а в течение следующего – обратное.

Частота тока — число периодов в секунду — ,

Рис. 4.1 Единица измерения частоты – Герц (Гц). 1Гц = 1/с.

В промышленных установках ток изменяется по синусоиде с частотой f = 50 Гц.

Синусоида – это развернутый график вращающегося вектора, поэтому синусоидальные токи и напряжения изображают векторами (рис. 4.2).

Максимальные значения тока и напряжения (Iм и Uм ) – это амплитудные значения (рис. 4.2).

Мгновенные значения тока и напряжения (i, u) –это значения тока и напряжения в произвольный момент времени t. Например, значение тока i1 в момент времени t1

Фаза ( j )– это угол, определяющий положение вектора тока или напряжения (смотри рис. 4.2)

Действующее значения переменного тока (I) равно значению постоянного тока, который, проходя через то же сопротивление, что и переменный ток, выделяет в нем за период такое же количество тепла. Действующие значения применяют при расчете цепей переменного тока.

, ,

 

Резонанс токов

5.7.1 Рекомендации для студента

Резонанс токов в цепи с параллельным соединением катушки и конденсатора возникает при равенстве реактивных проводимостей в ветвях:

· — условие резонанса токов в разветвленных цепях;

· — полная (кажущаяся) проводимость для резонанса тока;

· — реактивные токи при резонансе токов равны между собой;

· — полная мощность цепи является активной;

· — частота токов в параллельном резонансном контуре.

Явление резонанса нашло широкое применение в радиотехнике и вычислительной технике.

БИЛЕТ 2 — Электрическое поле – особый вид материи.

Электрическое поле — это особый вид материи, которая существует вокруг электрически заряженных элементарных частиц (электроны и протоны).

Через электрические поля передаётся воздействие одного электрического заряда (неподвижного) на иной неподвижный электрический заряд. Данное взаимодействие происходит в соответствии с известными законами Кулона.


Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона: . Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках.

 

 




Электромагнитные поля на рабочем месте / Хабр

Думаю найдутся единицы пользователей разной бытовой техники не знающие, что любая техника, подключённая к обычной бытовой электросети ~220В 50Гц, является источником электромагнитного поля(ЭМП). Да, ЭМП есть, но немногие знают, превышает оно предельно-допустимые нормы(ПДН) или нет. Я являюсь работником одной лаборатории в составе организации, занимающийся Аттестацией рабочих место по условиям труда, возможно, многие слышали, у кого-то она проводилась. В последние пару лет, когда меня допустили до проведения измерений повидал многие рабочие места. Где-то отлично, где-то ужасно. По просьбам трудящихся, расскажу о некоторых результатах измерения ЭМП. Сразу оговорюсь, что не являюсь физиком по образованию и уж совсем тонкостей ЭМП не знаю, тем не менее техническое образование имею.

Итак, средство измерения: Измеритель параметров электрического и магнитного полей «ВЕ-метр-АТ-002», не является супер точным прибором. Прибор позволяет делать одновременные измерения электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля в двух полосах частот: от 5 Гц до 2 кГц и от 2 кГц до 400 кГц. Документ, в котором указаны ПДН при работе на компьютере СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.
Предельно-допустимые нормы ЭМП

Напряженность электрического поля
в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц, Е1 25 В/м
в диапазоне частот 2 кГц — 400 кГц, Е2 2,5 В/м
Плотность магнитного потока
в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц, В1 250 нТл
в диапазоне частот 2 кГц — 400 кГц, В2 25 нТл

В теории если бытовая техника заземлена, то показания ЭМП должны соответствовать ПДН. На практике оно в большинстве случаев так и бывает. Но даже при наличии заземления попадаются исключения.
Пример 1

Имеем контур заземления во всём здании. В каждом кабинете по два-три компьютера. Когда мы начали измерять, то сразу заметили, что показания в общем укладываются в ПДН, но находятся, так сказать, на грани. На некоторых рабочих местах отдельные показатели превышали в два, а то и три раза. Не сразу было понятно в чём дело. Каждый компьютер подключен через источник бесперебойного питания, некоторые беспербойники были включены в сеть через удлинители(Пилоты). На некоторых рабочих местах количество удлинителей доходило до трёх штук))). Сами бесперебойники в основном располагались под ногами у работников, а где и на самом системном блоке. В начале избавились от удлинителя, показания не изменились. Решили попробовать подключить компьютер в обход бесперебойника и О чудо, показания в норме. Недавно эта организация закупила большую партию бесперебойников фирмы APC, на вид они выглядят подобным образом im2-tub-ru.yandex.net/i?id=81960965-39-72
Было непонятно почему от бесперебойника такой уровень ЭМП. Вроде сам имеет заземляющий провод, все розетки также с заземлением. Тем не менее итог таков.
Пример 2

Та же организация, тоже здание. Во многих кабинетах, чтобы скрасить серые будни работников стояли простенькие FM-радиоприёмнки с питанием от электросети, шнур питания без заземления. Некоторые стояли поодаль от компьютеров, какие-то стояли на рабочем столе, рядом с монитором. Проработав некоторые время на замерах уже набираешь опыт и при каких либо отклонениях начинаешь проверять подключение, искать потребителей тока без заземления. Так вот отключив приёмник, показания пришли в норму. Ещё один интересный случай с приёмником там же. Сам радиоприёмник находился от компьютера метрах в двух. Мне непонятно каким образом были распределены электромагнитные поля, но на расстоянии двух метров показания превышали в два раза. Повторили измерения три раза и без изменений. Выключив радиоприёмник, показания пришли в норму.
Пример 3

Другая организация. Ситуация похожая на Пример 2. Обычная ситуация на каждом рабочем месте стоит настольная лампа. В случае даже когда лампа выключена, есть превышения ПДН. Выключаем лампу из розетки, всё приходит в норму.

У нас в офисе два типа ламп, одни дают превышение в 2 раза, другие в 1.5. Это при условии, что они подключены в электрическую сеть, но выключены.
Специально для Вас продемонстрирую результаты с лампой на рабочем месте и без. Используется энергосберегающая лампа. Лампы накаливания в наличии нет.

E1, В/м E2, В/м B1, нТл B2, нТл
Настольная лампа не работает, но включена в электрическую сеть
139 0.39 10 1
122 0.4 10 3
133 0.38 10 3
Настольная лампа работает (увеличение показаний связано с «разогревом» люминисцентной лампы после включения)
66 8.9 10 3
79 11.4 10 4
86 12.9 10 4
Лампа отключена от сети. Показания работающего монитора
4 0.02 10 1
Пример 4

Есть такие беспроводные мышки, более того без питания. Так называемая индукционная мышь. Она работает с помощью специального индукционного коврика, и питаются индукционным способом. При замере я можно сказать офигел, потому что никогда не видел таких показаний по магнитной составляющей. Превышение в 15 раз. Отключаем мышь, т.е. коврик и показания в норме. Если не ошибаюсь, многие графические планшеты работают на том же принципе.
Излучение от телефона

Несколько слов про это. Прибор: Измеритель уровней электромагнитных излучений «ПЗ-31».
Делали измерения чисто для себя. В момент соединения базовой станции с телефоном, телефон в этот момент ещё не подаёт признаков звонка, идёт сильное превышение, далее через несколько секунд излучение приходит в норму. Вывод один, при наборе номера, в первые секунды не стоит держать телефон у головы. Да, время воздействия достаточно мало, но лично мне теперь боязно сразу же после набора номера прислонять телефон к уху.
Итог

Я привёл наиболее частые и интересные примеры. Часто встречается такой вариант, есть заземляющий контур, но компьютеры подключены через обычный удлинитель без земли, соответственно присутствуют превышения. Меняем на удлинитель с землёй и всё приходит в норму. Не могу высказать никаких предпочтений по поводу качественных удлинителей с землёй, все они в той или иной мере справляются со своими задачами. Как видите, существуют проблемы с источниками бесперебойного питания и с настольными лампами. Даже звуковые колонки не вносят таких помех как настольные лампы. Тут тоже не выскажу ни каких рекомендаций, так как каждый образец нужно исследовать отдельно.

По поводу ЖК мониторов и с ЭЛТ. Если заземление имеется, то неважно, какой тип монитора, показатели должны быть в норме. Без заземления у мониторов с ЭЛТ показатели несколько выше ЖК мониторов.

Специально для трудящихся из поста, которые подкинули идею написать эту статью, померил розетку, куда подключены свитч и роутер. Конечно, применение ПДН для мониторов чисто условно. Сделал только по одному замеру, чтобы хотя бы оценить величину.

E1, В/м E2, В/м B1, нТл B2, нТл
Включены роутер и свитч
36 0.15 1330 8
Включён только роутер
23 0.01 520 2
Отключены оба
1 0.01 10 1

Как видим превышает магнитная составляющая из-за наличия в блоках питания трансформаторов. Что делать? Помимо того, что я не физик, я ещё и не радио-техник)). Видимо каким-то образом нужно экранировать трансформаторы.

PS Ввиду того, что сами медики не могут определиться какой же вред наносит ЭМП. Поэтому в том же СанПиНе рекомендуется при активной работе за компьютером после каждого часа делать 5-15 минут перерыва.
По поводу мифа, что кактус уменьшает излучение. Хочу вас расстроить, но это не так.

UPD: исправлено на электромагнитные поля, так будет правильно.

Электрический заряд и электрическое поле Примеры проблем с решениями

Электрический заряд и электрическое поле: Примеры проблем с решениями

1. СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ЗАРЯД: СОХРАНЕНИЕ ЗАРЯДА

Обычное статическое электричество включает в себя заряды от нанокулонов до микрокулон.

а. Сколько электронов необходимо для образования заряда –2,00 нКл?

Решение

Все заряженные объекты в природе несут заряды, которые являются целыми кратными базовой величине

заряда, qe, любого заряда Q: Q = n qe

∣ qe ∣ = 1.60 × 10−19 C.

б. Сколько электронов необходимо удалить с нейтрального объекта, чтобы получить чистый заряд 0.

мкКл?

2. ЗАКОН КУЛОНА

Три заряда лежат вдоль оси x, как показано: q 1 = 6 мкКл, q 2 = -2 мкКл. Определите величину

и направление чистой силы на q 3 = 1,5 мкКл.

Решение

На q 3 действуют две кулоновские силы:

 F 1 — сила, действующая на q 3 из-за q 1.

 F 2 — сила, действующая на q 3 из-за q 2.

Мы можем найти чистую силу, векторно сложив эти две силы.

Сначала нам нужно нарисовать диаграмму свободного тела для q 3: мы нарисуем две силы (вектора), действующие

на эту заряженную частицу. F 1 направлен вправо, потому что q 1 и q 3 отталкиваются друг от друга, а F 2

также направлено вправо, потому что q 3 и q 2 притягиваются друг к другу.

Мы определим величину каждой силы, учитывая абсолютные значения зарядов.

Затем мы векторно сложим две силы, учитывая их направление.

q

1

= 6 мкКл

1 м

F

2

q

3

= 1,5 мкКл q 2 = -2 мкКл

2 м

F

1

2
1 2

r

q q Fk

 

  

 

 

  

 

F F ​​F 0,081 N 0,007N F 0,088N
F 0,00675N 0,007N

м

2 10 C 1,5 10 C

F 9 10 Н м / C r

q q F k

F 0.081N

м 1

6 10 C 1,5 10 C

F 9 10 Н · м / C r

q q F k

нетто 1 2 нетто

2 2
6 6
9 2 2
2 2
2
2 3
2
2 1
6 6
9 2 2
2 1
1
1 3
1
    
 
 
   
 
   
 
 

N 1.25 10 электронов

1,60 10 C

2,00 10 C

N

q

Q

N

10

19

9

e

 

 

N 3,13 10 электронов 1,60 10 С

0,500 10 C
N
12
19
6
 
 
 

3.ДОБАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

Стратегия решения проблем: электрические поля из-за точечных сборов

a. Электрическое поле зависит от положения: выберите точку, в которой вы хотите определить поле

.

г. Нарисуйте диаграмму: нарисуйте вектор электрического поля в этой точке из-за каждого заряда. Направление

задается направлением силы на положительный испытательный заряд.

г. Используйте уравнение, чтобы найти величину электрического поля в этой конкретной точке, обусловленного

отдельных зарядов

d.Принцип суперпозиции применяется, если присутствует более одного заряда.

Пример 1:

Найдите электрическое поле в точке P, расположенной посередине между зарядами, когда оба заряда

положительны, как показано.

Решение

Каждый точечный заряд создает собственное электрическое поле в

этой конкретной точке, поэтому в точке P действуют два вектора электрического поля

:

 E 1 — электрическое поле в поле P из-за q 1.

 E 2 — электрическое поле в поле P из-за q 2.

Мы можем найти чистое поле, векторно сложив эти два вектора.

Поскольку два вектора электрического поля равны по величине и противоположны по направлению, они компенсируют

друг друга, так что результирующее поле в точке P равно нулю.

Примечание:

Электрическое поле существует в области пространства вокруг заряженного объекта, если в этом месте есть другой заряженный объект

или нет.

2 м

q

2

q 1 = +2.5 мкКл = +2,5 мкКл

E

2

E 1

1 м

P

E

r

г q q r r 1m E E k r

г E k net 2 1 2 1 2 1 2 2

       0

Пример 3:

Три точечных заряда расположены в углах равностороннего треугольника, как показано.

а. Вычислите электрическое поле в точке P, расположенной посередине между двумя зарядами на оси x

.

г. Если заряд 1 нКл помещен в точку P, определить силу (направление и величину), действующую на

эту частицу?

Решение

а.Вычислите электрическое поле в точке P, расположенной посередине между двумя зарядами на оси x

.

Каждый точечный заряд создает собственное электрическое поле в точке P, поэтому в точке P действуют 3 вектора электрического поля

:

 E 1 — электрическое поле в точке P из-за q 1, направленное в сторону от этой точки. положительный заряд.

 E 2 — электрическое поле в P, обусловленное q 2, также вдали от q 2.

 E 3 — электрическое поле в P, обусловленное q 3, направленное на этот отрицательный заряд

.

o Нарисуйте диаграмму:

o Воспользуйтесь уравнением, чтобы найти величину электрического поля в этой конкретной точке

, обусловленную отдельными зарядами

o Примените принцип суперпозиции: сложите три вектора. Обратите внимание, что E 2 и E 3 оба находятся в положительном направлении x

, а E 1 — в отрицательном направлении y.

г. Если заряд 1 нКл помещен в точку P, определить силу

(направление и величина), действующую на эту частицу?

q

1

=

q

2

= q

3

=

E

2

E

1

E

2

 

θ 355.

θ 4,4 θ 360 4. 1869 N / C

— 144 Н / З

θ загар E E

E

θ загар

Найдите направление:

EEEEE 1.88 10 N / C
0
1-0 0 0
2 3
1-1
2 3
1
2
2 3
   
    

q

1

=

q

2

= q

3

E =

y

E

8 x 900 E

θ

  

0
9-3 6-

Видное направление как: E θ 355.

E q F F 1.00 10 C 1.88 10 N / C F 1.88 10 N q

F
E
      

 

 

E 144 N / C

0,433 м

3 10 C

E 9 10 Н м / C

r 0,5 м sin 60 0,433 м

r Расстояние от q до точки P. r

г E k

2 1
9-
9 2 2
1
0
1
2 1 1
1
1
1
  
 
 

 

 

 

 

E 719 N / C

0.250м

5 10 C

r 0,250 м E 9 10 Н м / C r

г E k

E 1150 Н / З

0,250 м

8 10 C

r 0,250 м E 9 10 Н м / C r

г E k

2 3
9-
9 2 2
2 3 3
3
2
3
2 2
9 2 2
2 2 2
2
2
2
    
    
.

Что такое транзистор, его функции и характеристики [видео]

Теплые советы: Слово в этой статье составляет около 3200 слов, а время чтения — около 15 минут.

Введение

Эта статья в основном расскажет, что такое транзистор, а также его подробные характеристики и функции. Транзистор — это своего рода твердое полупроводниковое устройство, которое имеет множество функций, таких как обнаружение, выпрямление, усиление, переключение, стабилизация напряжения, модуляция сигнала и так далее.В качестве переключателя переменного тока транзистор может управлять выходным током в зависимости от входного напряжения. В отличие от обычных механических переключателей (таких как реле и переключатели), транзисторы используют телекоммуникационные сигналы для управления их включением и выключением, а скорость переключения может быть очень высокой, которая может достигать более 100 ГГц в лаборатории. Национальная лаборатория Лоуренса Беркли преодолела физический предел и сократила самый сложный транзисторный процесс с 14 до 1 нм, сделав прорыв в вычислительной технологии.

Что такое транзистор? Определение, функции и использование

Ядро статьи

Введение в транзисторы

Назначение

Знакомство с транзистором, его функциями и характеристиками

Английское название

Транзистор

Категория

Дискретные полупроводниковые приборы

Функция

Используется как детектор, выпрямитель, усилитель, переключатель, стабилизатор напряжения, модуляция сигнала

Характеристика

Высокий отклик и высокая точность

Каталог

I Что такое транзистор?

Транзисторы — это полупроводниковые устройства, которые обычно используются в усилителях или электрически управляемых переключателях.Транзисторы являются основным строительным блоком, регулирующим работу компьютеров, мобильных телефонов и всех других современных электронных схем.

Благодаря высокому отклику и высокой точности транзисторы могут использоваться для широкого спектра цифровых и аналоговых функций, включая усилители, переключатели, стабилизаторы напряжения, модуляцию сигнала и генераторы. Транзисторы могут быть упакованы независимо или на очень небольшой площади, вмещая часть 100 миллионов или более транзисторных интегральных схем.

(Intel 3D transistor technology)

(технология транзисторов Intel 3D)

Строго говоря, под транзисторами понимаются все отдельные элементы на основе полупроводниковых материалов, включая диоды, транзисторы, полевые транзисторы, тиристоры и т. Д., Изготовленные из различных полупроводниковых материалов. Транзисторы в основном относятся к кристаллическим триодам.

Транзисторы

делятся на две основные категории: биполярные транзисторы (BJT ) и полевые транзисторы (FET) .

structure of transistor

структура транзистора

Транзистор имеет три полюса: три полюса биполярного транзистора состоят из типа N и типа P соответственно: Эмиттер, База и Коллектор ; три полюса полевого транзистора: Source, Gate, Drain .

Из-за трех полярностей транзистора их также можно использовать тремя способами: заземленный эмиттер (также называемый общим усилителем излучения / конфигурацией CE), заземленная база (также называемая конфигурацией усилителя общей базы / CB) и заземленный коллектор (также называемый общий набор усилитель / конфигурация CC / эмиттерный соединитель).


II Разработка транзисторов

В декабре 1947 года группа компаний Belle Labs, Shockley, Barding и Bratton разработала германиевый транзистор с точечным контактом, появление которого было главным изобретением 20 века и предвестником революции в микроэлектронике. С появлением транзисторов люди смогли использовать небольшое электронное устройство с низким энергопотреблением вместо лампы с большим объемом и большим потреблением энергии. Изобретение транзистора послужило толчком к рождению интегральной схемы.

В начале 1910-х годов в системах связи начали использовать полупроводники. В первой половине 20-го века рудные радиоприемники, которые были широко популярны среди радиолюбителей, использовались для обнаружения с помощью таких полупроводников. Электрические свойства полупроводников также применяются в телефонных системах.

В феврале 1939 года лаборатория Белла делает великое открытие — кремниевый PN переход. В 1942 году студент по имени Сеймур Бензер из исследовательской группы Университета Пердью, возглавляемой Ларком Хоровицем, обнаружил, что монокристаллы германия обладают превосходными выпрямляющими свойствами, которых нет у других полупроводников.Эти два открытия соответствовали требованиям правительства США и заложили основу для последующего изобретения транзисторов.

  • 2.2 Точечно-контактные транзисторы

В 1945 году точечный транзистор, изобретенный Шокли и другими учеными, стал предвестником революции в области микроэлектроники человека. По этой причине Шокли подал заявку на патент на первый транзистор для Bell. Наконец, он получил разрешение на первый патент на транзистор.

  • 2.3 Биполярные и униполярные транзисторы

В 1952 году Шокли предложил концепцию униполярного переходного транзистора на основе биполярного транзистора в 1952 году, который сегодня называется переходным транзистором. Его структура аналогична структуре биполярного транзистора PNP или NPN, но на границе раздела с материалом PN имеется обедненный слой, образующий выпрямительный контакт между затвором и проводящим каналом стока истока. В то же время полупроводник на обоих концах используется как затвор.Ток между истоком и стоком регулируется затвором.

Подробное описание того, как работает биполярный переходной транзистор NPN и что он делает

Fairy Semiconductor, производящая транзисторы, выросла из компании, состоящей из нескольких человек, в большую компанию с 12 000 сотрудников.

После изобретения кремниевого транзистора в 1954 году большие перспективы применения транзисторов становились все более очевидными. Следующая цель ученых — еще более эффективно соединять транзисторы, провода и другие устройства.

  • 2.6 Полевой транзистор (FET) и МОП-транзистор

В 1962 году Стэнли, Хейман и Хофштейн, которые работали в исследовательской группе интеграции устройств RCA, обнаружили, что транзисторы, то есть МОП-транзисторы, могут быть сконструированы путем диффузии и термического окисления проводящих полос, каналов с высоким сопротивлением и оксидных изоляторов на Si. субстраты.

В начале основания Intel компания все еще фокусировалась на планках памяти.Hoff объединил все функции центрального процессора на одном кристалле, а также память. И это первый в мире микропроцессор — 4004 (1971). Рождение 4004 года знаменует начало целой эпохи. С тех пор Intel стала неконтролируемой и доминирующей в области исследований микропроцессоров.

В 1989 году Intel представила 80486 процессоров. В 1993 году Intel разработала новое поколение процессоров. А в 1995 году Intel выпустила Pentium_Pro. Процессор PentiumII выпущен в 1997 году. В 1999 году выпущен процессор Pentium III, а процессор Pentium 4 — в 2000 году.

III Классификация транзисторов

  • 3.1 Как классифицировать транзистор

> Материал, используемый в транзисторе

По полупроводниковым материалам, используемым в транзисторе, его можно разделить на кремниевый транзистор и германиевый транзистор. В зависимости от полярности транзистора, его можно разделить на германиевый транзистор NPN, германиевый транзистор PNP, кремниевый транзистор NPN и кремниевый транзистор PNP.

> Технологии

По своей структуре и процессу изготовления транзисторы можно разделить на диффузионные транзисторы, транзисторы из сплава и планарные транзисторы.

> Текущая мощность

По допустимому току транзисторы можно разделить на транзисторы малой мощности, транзисторы средней мощности и транзисторы большой мощности.

> Рабочая частота

По рабочей частоте транзисторы можно разделить на низкочастотные транзисторы, высокочастотные транзисторы и сверхвысокочастотные транзисторы.

> Структура пакета

В зависимости от структуры упаковки транзисторы можно разделить на транзисторы с металлической упаковкой, транзисторы с пластиковой упаковкой, транзисторы с корпусом со стеклянной оболочкой, транзисторы с поверхностной упаковкой и транзисторы с керамической упаковкой и т. Д.

> Функции и использование

В зависимости от функций и использования транзисторы можно разделить на малошумящие транзисторы усилителя, транзисторы усилителя средней и высокой частоты, переключающие транзисторы, транзисторы Дарлингтона, транзисторы с высоким обратным напряжением, полосовые транзисторы, демпфирующие транзисторы, микроволновые транзисторы, оптические транзисторы и магнитные транзисторы. транзистор и многие другие типы.

  • 3.2 Типы транзисторов и их характеристики

> Гигантский транзистор (GTR)

GTR — это высоковольтный сильноточный биполярный транзистор (BJT), поэтому его иногда называют мощным BJT.

Особенности: Высокое напряжение, высокий ток, хорошие характеристики переключения, высокая мощность привода, но схема управления сложна; Принцип работы ОТО и обычных биполярных транзисторов одинаков.

> Фототранзистор

Фототранзисторы — это оптоэлектронные устройства, состоящие из биполярных транзисторов или полевых транзисторов. Свет поглощается в активной области таких устройств, производя фотогенерируемые носители, которые проходят через внутренний механизм электрического усиления и генерируют усиление фототока. Фототранзисторы работают на трех концах, поэтому их легко реализовать с помощью электронного управления или электрической синхронизации. Материалами, используемыми в фототранзисторах, обычно являются GaAs, которые в основном делятся на биполярные фототранзисторы, полевые фототранзисторы и связанные с ними устройства.Биполярные фототранзисторы обычно имеют высокое усиление, но не слишком быстрое. Для GaAs-GaAlAs коэффициент увеличения может быть больше 1000, время отклика больше наносекунды, что часто используется в качестве фотодетектора и оптического усиления. Фототранзисторы с полевым эффектом (FET) реагируют быстро (около 50 пикосекунд), но недостатком является то, что светочувствительная площадь и малое усиление, что часто используется в качестве сверхвысокоскоростного фотодетектора. Есть много других связанных с ними плоских оптоэлектронных устройств, отличительными чертами которых являются высокая скорость отклика (время отклика составляет десятки пикосекунд) и которые подходят для интеграции.Ожидается, что такого рода устройства будут применяться в оптоэлектронной интеграции.

> Биполярный транзистор

Биполярный транзистор — это разновидность транзистора, обычно используемого в аудиосхемах. Биполярность возникает из-за протекания тока в двух типах полупроводниковых материалов. Биполярные транзисторы можно разделить на тип NPN или тип PNP в зависимости от полярности рабочего напряжения.

> Биполярный переходной транзистор (BJT)

«Биполярный» означает, что электроны и дырки находятся в движении одновременно с работой.Биполярный переходный транзистор, также известный как полупроводниковый триод, представляет собой устройство, которое объединяет два PN перехода посредством определенного процесса. Есть две комбинированные структуры PNP и NPN. Внешнее выявление трех полюсов: коллектора, эмиттера и базы. BJT имеет функцию усиления, которая в зависимости от его эмиттерного тока может передаваться через область базы в область коллектора. Для обеспечения этого процесса переноса, с одной стороны, должны быть выполнены внутренние условия, то есть концентрация примеси в области излучения должна быть много больше концентрации примеси в области основания, а толщина области основания должен быть очень маленьким; с другой стороны, должны выполняться внешние условия.То есть эмиссионный переход должен иметь положительное смещение (плюс положительное напряжение), а коллекторный переход должен иметь обратное смещение. Есть много видов BJT, в зависимости от частоты, есть высокочастотные и низкочастотные лампы; по мощности бывают лампы малой, средней и большой мощности; в зависимости от материала полупроводника бывают кремниевые и германиевые лампы и т. д. Схема усилителя состоит из общего эмиттера, общей базы и общего коллектора.

BJT

БЮТ

> Полевой транзистор (FET)

Значение «полевого эффекта» заключается в том, что принцип работы транзистора основан на эффекте электрического поля полупроводника.

Полевые транзисторы — это транзисторы, работающие по принципу полевых эффектов. Существует два основных типа полевых транзисторов: Junction FET (JFET) и металл-оксидные полупроводниковые полевые транзисторы (MOS-FET). В отличие от BJT, полевой транзистор состоит только из одной несущей, поэтому его также называют униполярным транзистором. Он относится к полупроводниковым устройствам с регулируемым напряжением, которые обладают такими преимуществами, как высокое входное сопротивление, низкий уровень шума, низкое энергопотребление, широкий динамический диапазон, простая интеграция, отсутствие вторичного пробоя, широкая безопасная рабочая зона и так далее.

Эффект поля заключается в изменении направления или величины электрического поля, перпендикулярного поверхности полупроводника, для управления плотностью или типом большинства носителей в полупроводниковом проводящем слое (канале). Ток в канале модулируется напряжением, а рабочий ток переносится большинством носителей в полупроводнике. По сравнению с биполярными транзисторами, полевые транзисторы характеризуются высоким входным сопротивлением, низким уровнем шума, высокой предельной частотой, низким энергопотреблением, простым производственным процессом и хорошими температурными характеристиками, которые широко используются в различных усилителях, цифровых схемах и микроволновых схемах и т. Д.Металлические полевые МОП-транзисторы на основе кремния и полевые транзисторы с барьером Шоттки (MESFET) на основе GaAs являются двумя наиболее важными полевыми транзисторами. Они являются основными устройствами крупномасштабной интегральной схемы MOS и сверхскоростной интегральной схемы MES соответственно.

FET

FET

> Одноэлектронный транзистор

Транзистор, который может записывать сигнал с одним или небольшим количеством электронов. С развитием технологии травления полупроводников интеграция крупномасштабных интегральных схем становится все более и более высокой.Возьмем, к примеру, динамическую память с произвольным доступом (DRAM), ее интеграция растет почти в четыре раза каждые два года, и ожидается, что одноэлектронный транзистор станет конечной целью. В настоящее время средняя память содержит 200 000 электронов, в то время как одноэлектронный транзистор содержит только один или несколько электронов, поэтому это значительно снизит энергопотребление и улучшит интеграцию интегральных схем. В 1989 году J.H. Ф. Скотт-Томас и другие исследователи открыли феномен кулоновской блокировки.Когда подано напряжение, через квантовую точку не будет проходить ток, если изменение количества электрического заряда в квантовой точке меньше одного электрона. Таким образом, зависимость тока от напряжения является не нормальной линейной зависимостью, а ступенчатой. В этом эксперименте впервые в истории движение электрона контролируется вручную, что обеспечивает экспериментальную основу для изготовления одного электрона. транзистор.

> Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)

Биполярный транзистор

с изолированным затвором сочетает в себе преимущества гигантских транзисторов GTR и силовых полевых МОП-транзисторов.Он обладает хорошими свойствами и имеет широкий спектр применения. IGBT также является трехполюсным устройством: затвор, коллектор и эмиттер.

IV Основные параметры транзисторов

Основные параметры транзистора включают коэффициент усиления тока, мощность рассеяния, характеристическую частоту, максимальный ток коллектора, максимальное обратное напряжение, обратный ток и так далее.

  • 4.1 Коэффициент усиления постоянного тока

Коэффициент усиления постоянного тока, также называемый коэффициентом усиления статического тока или коэффициентом усиления постоянного тока, относится к отношению IC тока коллектора транзистора к базовому току IB, которое обычно выражается через hFE или β, когда статический входной сигнал не изменяется.

  • 4.2 Коэффициент усиления переменного тока

Коэффициент усиления переменного тока, также называемый коэффициентом усиления переменного тока и коэффициентом усиления динамического тока, относится к отношению IC к IB в состоянии переменного тока, которое обычно выражается через hfe или β. hfe и β тесно связаны, но также различны. Эти два параметра близки на низкой частоте и имеют некоторые различия на высокой частоте.

Мощность рассеивания, также известная как максимально допустимая мощность рассеивания коллектора —- PCM, относится к максимальной мощности рассеивания коллектора, когда параметр транзистора не превышает заданное допустимое значение.

Рассеиваемая мощность тесно связана с максимально допустимым переходным и коллекторным током транзистора. Фактическая потребляемая мощность транзистора не должна превышать значение PCM, когда он используется, иначе транзистор будет поврежден из-за перегрузки.

Транзистор, мощность рассеяния PCM которого меньше 1 Вт, обычно называется транзистором малой мощности, который равен или больше 1 Вт, транзистор меньше 5 Вт называется транзистором средней мощности, а транзистор, PCM которого равен или больше чем 5Вт называется мощным транзистором.

  • 4.4 Характеристическая частота (fT)

Когда рабочая частота транзистора превышает частоту среза fβ или fα, коэффициент усиления тока β будет уменьшаться с увеличением частоты. Характерная частота — это частота транзистора, при которой значение β уменьшается до 1.

Транзисторы, характеристическая частота которых меньше или равна 3 МГц, обычно называют низкочастотными транзисторами, транзисторы с fT больше или равными 30 МГц называются высокочастотными транзисторами, транзисторы с fT более 3 МГц и транзисторы менее 30 МГц называются транзисторы промежуточной частоты.

  • 4,5 Максимальная частота (фМ)

Максимальная частота колебаний — это частота, при которой усиление мощности транзистора уменьшается до 1.

В общем, максимальная частота колебаний высокочастотных транзисторов ниже, чем общая базовая частота среза fα, в то время как характеристическая частота fT выше, чем общая базовая частота среза fα, и ниже, чем частота среза общего коллектора fβ.

  • 4,6 Максимальный ток коллектора (ICM)

Максимальный ток коллектора (ICM) — это максимально допустимый ток через коллектор транзистора. Когда ток коллектора IC транзистора превышает ICM, значение β транзистора явно изменится, что повлияет на его нормальную работу и даже вызовет повреждение.

  • 4,7 Максимальное обратное напряжение

Максимальное обратное напряжение — это максимальное рабочее напряжение, которое транзистор может подавать во время работы.Оно включает в себя обратное напряжение пробоя коллектор-эмиттер, обратное напряжение пробоя коллектор-база и обратное напряжение пробоя эмиттер-база.

> Напряжение обратного пробоя коллектор-коллектор

Это напряжение относится к максимально допустимому обратному напряжению между коллектором и эмиттером при разомкнутой цепи базы транзистора, обычно выражается в VCEO или BVCEO.

> Обратное напряжение пробоя база — база

Напряжение относится к максимально допустимому обратному напряжению между коллектором и базой при включении транзистора, которое выражается в VCBO или BVCBO.

> Напряжение обратного пробоя эмиттер-эмиттер

Это напряжение относится к максимально допустимому обратному напряжению между эмиттером и базой, когда коллектор транзистора открыт, которое выражается в VEBO или BVEBO.

Обратный ток между коллектором и базовым электродом

> Коллектор — база обратного тока (ICBO)

ICBO, также называемый током обратной утечки коллектора, относится к обратному току между коллектором и базовым электродом, когда эмиттер транзистора открыт.Обратный ток чувствителен к температуре. Чем меньше значение, тем лучше температурная характеристика транзистора.

> Ток обратного пробоя коллектор — эмиттер (ICEO)

Обратный ток пробоя ICEO между коллектором и эмиттером

ICEO — обратный ток утечки между коллектором и эмиттером при открытой базе транзистора. Чем меньше ток, тем лучше производительность транзистора.


Книжное предложение

Тщательно переработанный и обновленный, этот весьма успешный учебник знакомит студентов с анализом и проектированием транзисторных схем.Он охватывает широкий спектр схем, как линейных, так и переключающих. Методы транзисторных схем: дискретные и интегральные предоставляет студентам обзор основных качественных операций схемы с последующим изучением процедуры анализа и проектирования. Он включает в себя решенные задачи и примеры дизайна, чтобы проиллюстрировать концепции. Это третье издание включает две дополнительные главы об усилителях мощности и источниках питания, которые развивают многие методы проектирования схем, представленные в предыдущих главах.Эта книга, входящая в серию «Руководства по электронной инженерии», предназначена для студентов первого и второго курсов бакалавриата. Сам по себе полный текст, он предлагает дополнительное преимущество в виде перекрестных ссылок на другие заголовки в серии. Это идеальный учебник как для студентов, так и для преподавателей.

— Гордон Дж. Ричи

Создавайте сложные транзисторные радиоприемники, которые недороги, но очень эффективны. Создайте свои собственные транзисторные радиоприемники: «Руководство по высокопроизводительным и маломощным радиосхемам» для любителей предлагает полные проекты с подробными схемами и идеями о том, как были разработаны радиоприемники.Узнайте, как выбирать компоненты, создавать различные типы радиомодулей и устранять неполадки в своей работе. Если копнуть глубже, этот практический ресурс покажет вам, как разрабатывать инновационные устройства, экспериментируя с существующими конструкциями и радикально улучшая их.

— Рональд Куан


Актуальная информация по теме «Что такое транзистор, его функции и характеристики»

О статье «Что такое транзистор, его функция и характеристики», Если у вас есть лучшие идеи, не стесняйтесь писать свои мысли в следующей области комментариев.Вы также можете найти больше статей об электронных полупроводниках через поисковую систему Google или обратиться к следующим связанным статьям.

,

Матовый двигатель постоянного тока

Дмитрий Левкин

Щеточный электродвигатель постоянного тока — это вращающаяся электрическая машина постоянного тока, которая преобразует электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию, в которой по крайней мере одна из обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, подключена к коммутатору.

Рисунок 1 — Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами в секции

Ротор — вращающаяся часть электрической машины.

Статор — неподвижная часть двигателя.

Индуктор (система возбуждения) является частью коммутатора постоянного тока или синхронной машины, создающей магнитный поток для образования крутящего момента. Индуктор включает в себя постоянных магнитов или обмотку возбуждения . Индуктор может быть частью как ротора, так и статора. В двигателе, показанном на рис. 1, система возбуждения состоит из двух постоянных магнитов и является частью статора.

Якорь — это часть коллекторной машины постоянного тока или синхронной машины, в которой индуцируется электродвижущая сила и протекает ток нагрузки [2]. В качестве якоря может выступать как ротор, так и статор. В двигателе, показанном на рис. 1 ротор представляет собой якорь.

Щетки — это часть электрической цепи, по которой электрический ток передается от источника питания к якорю. Кисти изготавливаются из графита или других материалов. Двигатель постоянного тока содержит одну пару щеток или более.Одна из двух щеток подключена к положительной, а другая — к отрицательной клемме источника питания.

Коммутатор — это часть двигателя, контактирующая со щетками. С помощью щеток и коммутатора электрический ток распределяется по катушкам обмотки якоря [1].

В зависимости от конструкции статора щеточный двигатель может быть с постоянными магнитами и с намотанным статором.

Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом

Схема двигателя постоянного тока с постоянным магнитом

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами (двигатель с постоянным магнитом) является наиболее распространенным среди щеточных двигателей постоянного тока.Индуктор этого двигателя включает в себя постоянные магниты, которые создают магнитное поле статора. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами обычно используются в задачах, не требующих высокой мощности. Двигатели с постоянным постоянным током дешевле в производстве, чем двигатели постоянного тока с возбуждением от возбуждения. При этом крутящий момент двигателя PMDC ограничен полем постоянных магнитов статора. Двигатель PMDC очень быстро реагирует на изменения напряжения. Благодаря постоянному полю статора легко контролировать скорость двигателя.Недостатком двигателя постоянного тока с постоянными магнитами является то, что со временем магниты теряют свои магнитные свойства, в результате чего поле статора уменьшается, а характеристики двигателя ухудшаются.

    Преимущество:
  • лучшее соотношение цена / качество
  • высокий крутящий момент на низкой скорости
  • быстрый отклик напряжения
    Недостаток:
  • Постоянные магниты со временем, а также под воздействием высоких температур теряют свои магнитные свойства

Электродвигатель постоянного тока с возбуждением от возбуждения

Схема электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Схема электродвигателя постоянного тока с параллельной обмоткой

Схема электродвигателя постоянного тока серии

Схема электродвигателя постоянного тока с комбинированной обмоткой

Двигатели с независимым возбуждением и с параллельной обмоткой

В электродвигателях с независимым возбуждением обмотка возбуждения электрически не связана с обмоткой якоря (рисунок выше).Обычно напряжение возбуждения U FW отличается от напряжения в цепи якоря U. Если напряжения равны, то обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря. Использование в электроприводе электродвигателя с независимым возбуждением или с параллельной обмоткой определяется схемой электропривода. Свойства (характеристики) этих двигателей одинаковы [3].

В электродвигателях постоянного тока с шунтирующей обмоткой и щетками токи обмотки возбуждения (индуктора) и якоря не зависят друг от друга, а общий ток двигателя равен сумме тока обмотки возбуждения и тока якоря.Во время нормальной работы увеличение напряжения питания увеличивает общий ток двигателя, что приводит к увеличению полей статора и ротора. С увеличением общего тока двигателя скорость также увеличивается, а крутящий момент уменьшается. Когда нагрузка двигателя увеличилась до , ток якоря увеличивается, в результате чего увеличивается поле якоря. По мере увеличения тока якоря ток индуктора (обмотки возбуждения) уменьшается, что приводит к уменьшению поля индуктора, что приводит к снижению скорости двигателя и увеличению крутящего момента.

    Преимущество:
  • практически постоянный крутящий момент на малых оборотах
  • хорошие установочные свойства
  • без потери магнетизма со временем (поскольку нет постоянных магнитов)
    Недостаток:
  • дороже, чем двигатель PMDC
  • двигатель выходит из-под контроля при падении тока индуктора до нуля

Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой имеет характеристику крутящий момент / скорость с уменьшающимся крутящим моментом на высоких скоростях и высоким, но более постоянным крутящим моментом на низких скоростях.Ток в обмотке индуктора и якоре не зависит друг от друга, таким образом, полный ток электродвигателя равен сумме токов индуктора и якоря. В результате этот тип двигателя имеет отличные характеристики регулирования скорости. Щеточный электродвигатель постоянного тока с шунтирующей обмоткой обычно используется в приложениях, требующих мощности более 3 кВт, в частности, в автомобильной промышленности и промышленности. По сравнению с двигателем с постоянным постоянным током, двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой не теряет со временем своих магнитных свойств и является более надежным.Недостатками электродвигателя постоянного тока с шунтирующей обмоткой и щеткой являются более высокая стоимость и возможность разгона электродвигателя при уменьшении тока индуктора до нуля, что, в свою очередь, может привести к отказу электродвигателя [5].

Двигатель постоянного тока серии

В щеточных двигателях постоянного тока с последовательной обмоткой обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря, а ток возбуждения равен току якоря (I e = I a ), что придает двигателям особые свойства. При малых нагрузках, когда ток якоря меньше номинального (I a & lt I rat ), а магнитная система двигателя не насыщена (Ф ~ I а ), электромагнитный момент пропорционален площадь тока в обмотке якоря:

,

  • где M — крутящий момент двигателя, Н ∙ м,
  • с М — постоянный коэффициент, определяемый проектными параметрами двигателя ,,
  • Ф — основной магнитный поток, Вт,
  • I a — ток якоря, А.

При увеличении нагрузки магнитная система двигателя насыщается, и пропорциональность между током I a и магнитным потоком Ф нарушается. При значительном насыщении магнитный поток Ф с увеличением I а практически не увеличивается. График зависимости M = f (I a ) на начальном участке (когда магнитная система не насыщена) имеет форму параболы, затем при насыщении отклоняется от параболы и в области больших нагрузок превращается в прямую [3].

Рабочие характеристики двигателя постоянного тока с последовательной обмоткой

Электромеханическая характеристика электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением

Важно: Недопустимо включение щеточного электродвигателя постоянного тока с последовательной обмоткой в ​​сеть на холостом ходу (без нагрузки на вал) или с нагрузкой менее 25% от номинальной, так как при малых нагрузках скорость якоря увеличивается. резко, достижение значений, при которых возможно механическое повреждение двигателя, поэтому в приводах с последовательно заведенными двигателями постоянного тока недопустимо использование ременной передачи, при ее обрыве двигатель переходит в режим холостого хода.Исключение составляют двигатели постоянного тока с последовательной обмоткой мощностью до 100–200 Вт, которые могут работать в режиме холостого хода, поскольку их механические и магнитные потери на высоких скоростях соизмеримы с номинальной мощностью двигателя.

Способность двигателей постоянного тока с последовательной обмоткой развивать большой электромагнитный крутящий момент обеспечивает им хорошие пусковые свойства.

    Преимущество:
  • высокий крутящий момент на низкой скорости
  • без потери магнетизма со временем
    Недостаток:
  • низкий крутящий момент на высокой скорости
  • дороже, чем двигатель PMDC
  • Плохая регулировка частоты вращения из-за последовательного соединения обмоток якоря и индуктора
  • двигатель выходит из-под контроля при падении тока индуктора до нуля
Двигатели постоянного тока с щеточной обмоткой серии

обладают высоким крутящим моментом при низкой скорости и развивают высокую скорость без нагрузки.Этот электродвигатель идеально подходит для устройств, которым необходимо развивать высокий крутящий момент (краны и лебедки), так как ток статора и ротора увеличивается под нагрузкой. В отличие от двигателей с постоянным постоянным током и электродвигателей постоянного тока с шунтирующей обмоткой, двигатели постоянного тока с последовательной обмоткой не обладают точными характеристиками регулирования скорости, и в случае короткого замыкания обмотки возбуждения они могут стать неуправляемыми.

Электродвигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой

Электродвигатель постоянного тока со смешанной обмоткой и щеткой имеет две обмотки возбуждения, одна из которых подключена параллельно обмотке якоря, а вторая — последовательно.Соотношение между намагничивающими силами обмоток может быть разным, но обычно одна из обмоток создает большую намагничивающую силу и эта обмотка называется основной, вторая обмотка — вспомогательной. Если обмотки соединены так, что последовательное поле способствует шунтирующему полю, то двигатель называется Кумулятивный составной щеточный двигатель постоянного тока . С другой стороны, если обмотки соединены таким образом, что два поля противостоят друг другу, то двигатель называется «Дифференциальный комбинированный щеточный двигатель постоянного тока».Скоростные характеристики электродвигателя постоянного тока с кумулятивной составной щеткой находятся между характеристиками скорости электродвигателя постоянного тока с параллельной обмоткой и электродвигателя постоянного тока с последовательной обмоткой. Противоположное соединение обмоток (дифференциальное компаундирование) используется, когда необходимо получить постоянную частоту вращения или увеличение частоты вращения с увеличением нагрузки. Таким образом, характеристики электродвигателя постоянного тока с составной обмоткой близки к характеристикам электродвигателя постоянного тока с шунтирующей или последовательной обмоткой, в зависимости от того, какая обмотка возбуждения играет основную роль [4].

    Преимущество:
  • хороший контроль скорости
  • высокий крутящий момент на низкой скорости
  • Разгон двигателя менее вероятен
  • без потери магнетизма со временем
    Недостаток:
  • дороже, чем другие щеточные двигатели постоянного тока

Электродвигатели постоянного тока с комбинированной обмоткой имеют рабочие характеристики электродвигателей постоянного тока с шунтовой и последовательной обмоткой.Он имеет высокий крутящий момент на низкой скорости, а также электродвигатель постоянного тока с последовательной обмоткой и щеточный электродвигатель постоянного тока, а также хорошее регулирование скорости, как и электродвигатель постоянного тока с шунтовой обмоткой и щеткой. Разгон электродвигателя постоянного тока с комбинированной обмоткой и щеточным электродом менее вероятен, поскольку шунтирующий ток должен упасть до нуля, а последовательная обмотка возбуждения должна быть замкнута накоротко.

Рабочие характеристики щеточных двигателей постоянного тока определяются их рабочими, электромеханическими и механическими характеристиками, а также их регулировочными свойствами.

Кривые крутящий момент-скорость щеточных электродвигателей постоянного тока

Постоянная крутящего момента

Для щеточного двигателя постоянного тока постоянная крутящего момента определяется по формуле:

,

  • где Z — общее количество жил,
  • Ф — магнитный поток, Вт [1]

Также читайте

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *