Основные сведения о строении вещества и физической природе электричества

Тема 1. Электрический ток. Проводники и диэлектрики. Электрические цепи постоянного тока

Введение

Тема 8. Полупроводниковые приборы

Тема 7. Трансформаторы и реакторы

Тема 6. Электрические машины переменного тока

Тема 4. Химические источники тока

Тема 3. Переменный ток. Электрические цепи переменного тока

Тема 2. Электромагнетизм

Тема 1. Электрический ток. Проводники и диэлектрики. Электрические цепи постоянного тока

1.1. Основные сведения о строении вещества и физической природе электричества. 4

1.2. Электрическое поле и его основные характеристики. 6

1.3. Электрический ток и его основные характеристики. Электропроводность веществ. 9

1.4. Электрическая цепь. 13

1.5. Законы Кирхгофа. Способы соединения потребителей. 15

1.6. Режимы работы электрической цепи. 18

1.7. Работа и мощность электрического тока. 19

2.1. Магнитное поле и его основные характеристики. 23

2.2. Магнитное поле проводника с током.. 25

2.3. Магнитные свойства веществ. 27

2.4. Магнитная цепь. Электромагнитные силы.. 29

2.5. Электромагнитная индукция. Самоиндукция. Взаимоиндукция. 30

3.1. Получение переменного тока и его основные характеристики. 35

3.2. Виды сопротивлений в цепях переменного тока. 39

3.3. Конденсаторы. Ёмкость в цепи переменного тока. 41

4.1. Принцип работы гальванических элементов. 45

4.2. Кислотные и щелочные аккумуляторы. 46

4.3. Способы соединения аккумуляторов в батарею.. 49

4.4. Основные характеристики аккумуляторов. 51

Тема 5. Электрические машины постоянного тока. 53

5.1. Принцип действия генератора постоянного тока. 54

5.2. Принцип действия электродвигателя постоянного тока. 57

5.3. Основные части электрических машин. Реакция якоря. 58

5.4. Коммутация и способы её улучшения. 67

5.5. Способы возбуждения электродвигателей. Пуск электродвигателей постоянного тока 69

5.6. Торможение электродвигателей постоянного тока Рекуперативное торможение электровоза ВЛ.. 70

Рекуперативное торможение электропоезда. 74

6.1. Вращающееся магнитное поле. 78

6.2. Принцип действия синхронной машины.. 80

6.3. Принцип действия асинхронной машины.. 82

6.4. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и фазным ротором.. 83

7.1. Назначение, принцип работы и устройство трансформатора. 86

7.2. Назначение, принцип действия, устройство реактора, магнитного усилителя и стабилизатора напряжения. 88

8.1. Электропроводность полупроводников. 93

8.2. Полупроводниковый диод (вентиль) 94

8.3. Транзисторы.. 95

8.4. Тиристор. 96

Тема 9. электроизмерительные приборы.. 98

Изучение специальных предметов по специальности помощник машиниста и машинист электропоезда и электровоза требует знаний электрических и электромагнитных явлений и законов при техническом использовании их.

Все тела состоят из отдельных очень малых частиц – атомов и молекул (рис.1.1). Атомов свыше 100 видов, они различаются массой и химическими свойствами.

Рисунок 1.1. Атом гелия а) и кислорода б)

Упрощенно атом можно представить в виде ядра, окруженного оболочкой из постоянно движущихся с большой скоростью электронов. Ядро состоит из:

· протонов;

· нейтронов.

Внутри ядра действуют особые ядерные силы сцепления. Они значительно больше электрических сил отталкивания.

Электроны располагаются вокруг ядра несколькими слоями (оболочками, уровнями) на очень большом, по сравнению со своими размерами, расстоянии. Оболочки обозначаются латинскими буквами K, L, M, N (рис. 1.2).

Рисунок 1.2. Схематическое изображение атомов меди

Электроны, расположенные на внешней оболочке, называются валентными. Они слабее связаны с ядром, чем электроны, находящиеся на ближних к ядру орбитах. Ими определяется способность атомов данного элемента вступать в химические связи, а также электропроводность различных материалов.

Ядро и электроны обладают электрическими зарядами:

· протоны имеют положительный заряд;

· электроны – отрицательный;

· нейтроны – нейтральны, не имеют заряда.

Масса протона равна массе нейтрона, масса электрона = 1/1836 массы ядра водорода.

Любой электрический заряд может производить работу, которая выражается в притяжении или отталкивании другого заряда.

Атомы, потерявшие часть своих электронов, становятся положительно заряженными. Они называются положительными ионами.

Атомы, получившие избыточные электроны, становятся отрицательно заряженными и называются отрицательными ионами.

Процесс отталкивания или присоединения электронов называется ионизацией. Ионизация возникает только при сообщении атому определенного количества энергии: в виде тепла, облучения и т.д.

Наибольшая энергия требуется для освобождения свободных электронов. Электроны, потерявшие связь с атомами и перемещающиеся в пространстве между ними, называются свободными.

Когда атомы соединяются, образуя молекулу, меняется движение валентных электронов. Они являются источниками энергии, выделенной при соединении атомов. Но энергия почти невесомых электронов очень мала. Основная громадная сила, скрытая в атоме – это энергия сил сцепления (взаимодействия) частиц ядра.

Электричество содержится во всех веществах в виде электронов и протонов. Обе частицы имеют одинаковое количество заряда, но противоположной полярности. В зависимости от того, какие частицы оказываются в избытке – электроны или протоны, оно заряжается положительно или отрицательно.

Обычно, атом химических элементов электрически нейтрален: общий отрицательный заряд электрона равен положительному заряду ядра.

Пример:

Если потереть стеклянной палочкой по коже, то часть электронов с поверхности стекла переходит на кожу. На стекле образуется избыток положительных зарядов, а на коже – избыток отрицательных. Стекло заряжается положительно, а кожа – отрицательно.

Заряд является статическим электричеством, т.к. электроны и протоны находятся в состоянии покоя (нет направленного движения).

За единицу измерения электрических зарядов принят кулон (к). В одном кулоне 6,28∙10¹⁸ электронов (миллион умножить на миллион и ещё раз на миллион).

Контрольные вопросы

1. Что больше, масса протона или масса нейтрона?

2. Из чего состоят все тела?

3. Как заряжены электроны?

4. Чем различаются атомы?

5. Какие электроны называются валентными?

6. Какой заряд имеет атом?

7. Как располагаются электроны вокруг ядра?

8. Какие электроны называются свободными?

9. Из чего состоит ядро?

10. Как заряжены нейтроны?

11. Что сильнее связано с ядром, протоны и нейтроны или валентные электроны?

12. Как заряжены протоны?

13. Какие ионы называются отрицательными?

14. Какие ионы называются положительными?

15. Что такое энергия сил сцепления (взаимодействия) частиц ядра?

16. Назовите единицы измерения электрических зарядов.

17. Что такое ионизация?

18. Какое условие должно выполняться для возникновения процесса ионизации?

19. Какие заряды притягиваются?

20. Какие заряды отталкиваются?

Дата добавления: 2015-05-06