Электротехника Касаткин (Электротехника (Касаткин)), страница 2

е. имеет положительное значение, то действительное направление тока совпадает с выбранным положительным. В противном случае действительное направление противоположно выбранному положительному. Полоиительнос направление напряжения на элементе схемы цепи (рис. 1.5) также может быть -выбрано произвольно н указьвается стрелкой, но для участков цели, не содержащих источников энергии рекомендуется выбирать его совпадающим с положительным направлением тока, как па рис. 1,5.

Если выводы элемента обозначены (например, а и Ь па рис. 1.5) и стрелка направлена от вывода а к выводу Ь, то положительное на. правление означает, что определяется напряжение У Ць' Аналогичное обозначение можно принять н для тока. Например, обозначение / Ь указывает положительное направление тока в элементе цепи или схемы от вывода а к выводу Ь. т.а. вязистнвныв зпямвнты Столкновения свободных электронов в проводниках с атомами кристаллической решетки тормозят их поступательное (дрейфовое) движение. Это противодействие направленному движению свободных электронов, т, е. постоянному току, составляет физическую сущность сопрогивлеиил проводника. Аналогичен механизм сопротивления по. стоянному току в электролитах и газах, Для участка цепи с сопротивлением г (рис. 1.5) ток и напряжение связаны простым соотношением — законом Ома: (1.1) и„= )„щ (г=гМ.

Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью: я= 1/г, Основная единица сопротивления в системе СИ вЂ” ом (Ом), проводимости — симеис (См) . Проводящие свойства материала определяют его обьемное удельное сопротивление р, равное сопротивлению между противоположными сторонами куба с ребром 1 м, изготовленного из данного материала. Величина, обратная объемному уцельному сопротивлению, называется объемной удельной проводимостью: т, =1/Р„.

Единицей объемного сопротивления служит 1 Ом м, объемной удельной проводимости — 1 См/м. Сопротивление проводника постоянному току зависит от темпера. туры. В общем случае наблюдается достаточно сложная зависимость. Но при изменениях температуры в относительно узких пределах (примерно 200 'С) ее можно выразить формулой гз = гь11+ а(9з — 91)), где г1 и гз — сопротивления соответственно при температурах О~ и егз, а — температурный коэффициент сопротивления, равный относительному изменению сопротивления при изменении температуры на1'С.

В табл. 1.1 приведены значения объемного удельного сопротивления и температурного коэффициента сопротивления некоторых материалов, где 1 мкОм = 10 ' Ом. Электротехническое устройство, обладающее сопротивлением и применяемое для ограничения тока, называется резистором. Регулируемый резистор назьвается реостагом. Условные об<юначения различных типов резисторов даны в табл. 1.2. Таблица 1.1. Удельное сопротивление н температурный коэффициент сопротивлении кекоторых п!юаодииковыз материалов Г)бъсмнос удсльнос сопротивление пои 20 ' С, мкым м Температурный коэффициент со. Материал противлении (иа 1'С) 0,44 1.02-1,12 0,00005 0,000! Таблица !.2, Услониыс графические иэображении резисторов Условное изображение Наименование Резистор: посгоанный с отводамн переменный (реостат) с разрывом цепи без разрыва цепи перемет!ный (реостат) со стуисннзтыы рм улироаанием саыорсгулируюп)ниса нелинейно, например а зависи- мости от ла)вмс! ра внешней среды П !О Серебро Медь техническая Алюминий Сталь Железо Чугун Свинец Вольфрам Уголь Маиганин (сп!!ав; Сп- Я5Ы, Мп- 12%, )Π— 3%) Констю)зэн Пихром (сидав; Сг — 209, рб - 000) 0.016 0,0172.

0,0102 0,0295 0225- О,!46 0,09-0,1 1 О,! 5 0,2 ! и 0,222 0.050 3 10-60 0,040- 0,52 0,00 35 0,0041 0,0040 0,0057 0,0060 0,001 0,0039 0,0040 0,005 0,00003 Резисгивными элементами иазыва. ются идеализированные модели резисторов и любых других электротехнических устройств или их частей, оказывающих сопротивление постоянному току независимо от физической природы этого явления. Онн применяются при составлении схем и замещения цепей и расчетах их ре- Рис.

1.б жимов. При идеализации пренебрегают токами через изолирующие покрытия резисторов, каркасы проволочных реостатов и т, и. Пияейлый резисгивяый элемент является схемой замещения любой части электротехнического устройства, в которой ток пропорционален напряжению. Его параметром служит сопротивление г = сопят. Если зависимость тока от напряжения нелинейна,то схема замещения содержит нелинейный реэисгивный элемент, который задается нелинейной вольт-амперной характеристикой 1(У). На рис.

1.б приведены вольт. амперныс характеристики (ВЛХ) линейного и нелинейного резистивных элементов (линии а, б), а также условные обозначения нх на схемах заьющения. 1,В. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Рассмотрим источник энергии на примере гальванического элемента. Один из типов гальванических элементов (рис. 1.7, и) представляет собой две пластины — из меди Сп и из цинка Уп, помещенные в,раствор серной кислоты НзВО, - 2Н' + ВО . Вследствие химических процессов полоизательные ионы цинка Хп" переходят в раствор серной кислоты, оставляя на цинковой пластине избыток отрицательных свободных зарядов. Одновременно в растворе серной кислоты тяжелые и малоподвижные положительные ионы цинка Уп ' оттесняют легкие и подвижные положительные иовы водорода Н' к медной пластине, на поверхности которой происходит восстановление нейтральных атомов водорода.

При этом медная пластина теряет свободные отрицательные заряды, т, е. заряжается положительно. Между разноименно заряженными пластинамн возникает однородное электрическое поле с напряженностью й, которое препятствует направленному движенлю ионов в растворе, При некотором значении напряженности поля й = йе накопление зарядов на пластинах прекращается. Напряжение или разность потенциалов между пластинами, при которой накопление зарядов прекращается, служит количественной мерой сторонней силы (в данном случае химической природы), стремяшейся к накоплению заряда.

ььь а/ б/ 8' Ряс. 1.т Количественную меру сторонней силы принято называть эаектродвижущей силой (ЗДС). Для гальванического элемента ЭДС Е = ба = = УаЬх, где Ы вЂ” расстояние между пластинами; У Ь„= ьь „- рЬ вЂ” на пряжеиие, равное разности потенциалов между выводами пластин в реяиме холостого хода, т. е. при отсутствии тока в гальваническом элементе. Если к вьюодам гальванического элемента подключить нриемннк, например резистор, то в замкнутой цепи возникнет ток Направленное движение ионов в растворе кислоты сопровождается нх взаимными столкновениями, по создает внутреннее сопротивление гальванического элемента постоянному току. Таким образом„гальванический элемент, эскизное изображение которого дано иа рис.

1.7, а, а изображение на принципиальных схемах— на рис. 1.7, 6, можно представить схемой замещения (рис. 1.7, в), состоящей из последовательно включенных источника ЭДС Е н резистивного элемента с сопротивлением г,, равным его внутреннему сопротивлению. Стрелка ЭДС указывает направление движения положительных зарядов внутри источника под действием сторонних снл. Стрелка напряжения У а указывает направление движения положительных зарядов в приемнике, если его подключить к источнику энергии Ч Схема заьющения на рис. 1.7, в справеднива для любых других источников электрической энергии постоянного тока, которые отличаются от гальванического элемента физической природой ЭДС н внутреннего сопротивления.

т.е. источник эдс и источник тока Рассмэтрим процессы в цепи, состоящей из источника электрической энергии, подключенного к резистору с сопротивлением нагрузкиг. я' Представим источник электрической энергии схемой замещения на рис. 1.7, в, а всю цепь — схемой на рис. 1.8, а. Свойства источника электрической энергии определяет вольт-ампер- 12 а) Рис. !.Я ноя характеристика или внешняя характеристика — зависимость напряжения между его вьводами (/,„, = (1 от тока 1 источника, т. е. (1(1) (1.2) (1= Е-г 1 =и —. 1, вт х ет которой соответствует прямая на рис.