|
Элементы цепиЭлементы электрических цепей и схемДля цепи постоянного тока пользуются понятиями двух основных элементов схемы: источника энергии с ЭДС Е и внутренним сопротивлением rвт (рис. 1.2, а) и резистивного элемента — приемника (нагрузки) с сопротивлением r (рис. 1.2, б). Таким образом, применяя в дальнейшем термин «схема замещения», или, короче, «схема», будем подразумевать и соответствующую цепь. В дальнейшем, если нет специальных указаний, сопротивление соединяющих проводов не будет учитываться, так как оно должно быть много меньше сопротивления приемников. Электродвижущую силу Е можно определить как работу сторонних (не электрических) сил, присущих источнику, затрачиваемую на перемещение единицы положительного заряда внутри источника от вывода с меньшим потенциалом к выводу с большим потенциалом. Направление действия ЭДС (от отрицательного вывода к положительному) указывается на схеме стрелкой. На рис. 1.4 представлена одна из наиболее типичных, так называемых внешних характеристик U12(I) = U(I), т.е. зависимость напряжения на выводах нагруженного источника энергии от тока. Как показано на рисунке, при увеличении тока от нуля до напряжение на выводах источника энергии убывает практически по линейному закону: Иначе говоря, при Е = const падение напряжения внутри источника энергии Uвт в указанных пределах растет пропорционально току. При дальнейшем росте тока нарушается пропорциональность между его значением и падением напряжения внутри источника энергии — внешняя характеристика не остается линейной. Такое уменьшение напряжения вызвано у одних источников энергии уменьшением ЭДС, у других увеличением внутреннего сопротивления, а у третьих одновременным уменьшением ЭДС и увеличением внутреннего сопротивления. Здесь следует указать на установившееся в электротехнике неточное применение термина «мощность». Так, например, говорят о генерируемой, отдаваемой, передаваемой, потребляемой мощности. В действительности генерируется, отдается, получается не мощность, а энергия. Мощность характеризует интенсивность энергетического процесса и измеряется количеством генерируемой, отдаваемой, передаваемой и других видов энергии в единицу времени. Поэтому правильно было бы говорить о мощности генерирования энергии, о мощности передачи энергии и т. д. Следуя традициям электротехники, будем применять приведенные выше краткие выражения. В общем случае сопротивление приемника зависит от тока в этом приемнике r(I). Электрическая цепь и ее элементыЭлектрическая цепь это совокупность устройств, соединенных определенным образом, которые обеспечивают путь для протекания электрического тока. Элементами электрической цепи являются: источник тока, нагрузка и проводники. Простейшая электрическая цепь показана на рисунке 1. Рисунок 1. Простейшая электрическая цепь. В состав электрической цепи могут входить и другие элементы, таки как устройства коммутации, устройства защиты. Как известно, для возникновения тока необходимо соединить две точки, одна из которых имеет избыток электронов в сравнении с другой. Другими словами необходимо создать разность потенциалов между этими двумя точками. Как раз для создания разности потенциалов в цепи применяется источник тока. Источником тока в электрической цепи могут быть такие устройства, как генераторы, батареи, химические элементы и т.д. Нагрузкой в электрической цепи считается любой потребитель электрической энергии. Нагрузка оказывает сопротивление электрическому току и от величины сопротивления нагрузки зависит величина тока. Ток от источника тока к нагрузке течет по проводникам. В качестве проводников стараются использовать материалы с наименьшим сопротивлением (медь, серебро, золото). Важно, что для протекания тока в цепи, цепь должна быть замкнута! Типы электрических цепейВ электротехники по типу соединения элементов электрической цепи существуют следующие электрические цепи:
Последовательная электрическая цепь.В последовательной электрической цепи (рисунок 2.) все элементы цепи последовательно друг с другом, то есть конец первого с началом второго, конец второго с началом первого и т.д. Рисунок 2. Последовательная электрическая цепь. При таком соединении элементов цепи ток имеет только один путь протекания от источника тока к нагрузке.При этом общий ток цепи Iобщ будет равен току через каждый элемент цепи: Iобщ=I1=I2=I3 Падение напряжения вдоль всей цепи, то есть на участке А-Б (Uа-б), будет равно приложенному к этому участку напряжению E и равно сумме падений напряжений на всех участках цепи (резисторах): E=Uа-б=U1+U2+U3 Параллельная электрическая цепь.В параллельной электрической цепи (рисунок 3.) все элементы соединены таким образом, что их начало соединены в одну общую точку, а концы в другую. Рисунок 3. Параллельная электрическая цепь. В этом случае у тока имеется несколько путей протекания от источника к нагрузкам, а общий ток цепи Iобщ будет равен сумме токов параллельных ветвей: Iобщ=I1+I2+I3 Падение напряжения на всех резисторах будет равно приложенному напряжению к участку с параллельным соединением резисторов: E=U1=U2=U3 Последовательно-параллельная электрическая цепь.Последовательно-параллельная электрическая цепь является комбинацией последовательной и параллельной цепи, то есть ее элементы включаются и последовательно и параллельно (рисунок 4). Рисунок 4. Последовательно-параллельная электрическая цепь. ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ! Похожие материалы:Добавить комментарийИдеальные элементы электрической цепиИдеальные элементы электрической цепи
При подаче на ее зажимы напряжения u на концах катушки появляются разноименные заряды (+)q и (−)q и в обмотке начинает протекать ток i. При этом вокруг витков обмотки возникает магнитное поле, характеризуемое потокосцеплением ψ. Таким образом, в соответствии с формулами (1.4), (1.6) и (1.8) рассматриваемая катушка обладает всеми тремя вышеуказанными параметрами. Для удобства анализа и расчета электрических цепей вводят в рассмотрение такие элементы, которые при всех условиях обладают только одним параметром: только сопротивлением, только индуктивностью, только емкостью. Они называются идеальными. Графическое изображение идеальных элементов электрической цепи показано на рис.1.2 позициями 4, 5 и 6. В природе таких элементов не существует, но есть устройства, по своим свойствам близкие к идеальным. Реостат (резистор) при низких частотах обладает практически только сопротивлением R, а индуктивностью L и емкостью С этого устройства можно пренебречь. Катушка индуктивности на замкнутом ферромагнитном сердечнике с малыми тепловыми потерями в нем обладает на низких частотах практически только индуктивностью L, а сопротивлением R и емкостью С такой катушки можно пренебречь. Конденсатор с малыми внутренними тепловыми потерями обладает практически только емкостью С, а его активной проводимостью G и индуктивностью L можно пренебречь. Заметим, что реостат, катушку индуктивности и конденсатор широко используют для имитации (моделирования) идеальных элементов при проведении лабораторного практикума по теории цепей. Любое реальное электротехническое устройство можно изобразить в виде электрической схемы, состоящей из комбинации идеальных элементов и, следовательно, произвести его электрический расчет. В табл.1.3 приведено несколько примеров изображения реальных устройств в виде электрических схем.
Соотношение между током и напряжением в идеальных элементах цепи
Из табл.1.4 видно, что только в сопротивлении R ток и напряжение связаны между собой алгебраическим соотношением. Между током и напряжением в индуктивности и емкости имеют место интегро-дифференциальные соотношения. Решение. Для нахождения графика напряжения используем соотношение u = di/dt (поз.2 табл.1.4), из которого следует, что форма кривой напряжения соответствует производной от тока по времени. Из курса математики известно, что графически производная di/dt определяется в каждой точке кривой тока, как тангенс угла наклона касательной к этой кривой относительно оси t. Основная задача анализа электрической цепи
1.3. Элементы электрической цепи – В помощь студентам БНТУ – курсовые, рефераты, лабораторные !1.3. Элементы электрической цепиФизическими элементами реальной электрической цепи являются резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы, трансформаторы, транзисторы и другие компоненты электроники. При изучении электрических цепей реальные элементы заменят их математическими моделями, которые с нужной точностью воспроизводят свойства и параметры физических элементов.
Рис. 1.1. Условные обозначения резистивного (а), емкостного (б) и индуктивного (в) элементов. К пассивным элементам относятся резистивные R, индуктивные L, и емкостные C элементы, условные обозначения которых показаны на рис. 1.1. Резистивным элементом (рис. 1.1,а) называют такой элемент, который обладает только свойством рассеивания энергии. Математическая модель резистивного элементаR определяется законом Ома, который устанавливает зависимость напряжения u от тока i, протекающего через сопротивление R. Такую зависимость называют вольт-амперной характеристикой (ВАХ) резистивного элемента и записывают в следующем виде: , или . (1.6)Если в (1.6) u = 1В, i = 1А, то R = 1Ом. Более крупными единицами измерения величины сопротивления являются килоом (1кОм = 103Ом) и мегоом (1мОм = 106Ом). Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью резистора. Она обозначается G и измеряется в сименсах (См). ВАХ для линейного и нелинейного резистивных элементов показаны на рис. 1.2. Рис. 1.2. ВАХ линейного (а) и нелинейного (б) резистивных элементов. Согласно уравнению (1.5) мощность, рассеиваемая резистивным элементом в виде тепла, равна: (1.7)Индуктивным элементом (рис. 1.1,б) называется такой элемент электрической цепи, который обладает только свойством накопления энергии магнитного поля. Математической моделью индуктивного элементаL является вебер-амперная характеристика, которая устанавливает зависимость суммарного магнитного потока, образованного в витках катушки, (потокосцепления ψ) от величины протекающего через катушку тока i. Уравнение, описывающее свойства индуктивного элемента имеет вид: ,. (1.8)где w – число витков катушки; n – номер витка, с которым сцеплен поток Фn, L – индуктивность катушки. Если в (1.8) ψ = 1 вебер (Вб),i = 1А, то L = 1 генри (Гн). Более мелкими единицами измерения индуктивности являются милигенри и микрогенри . (1Гн = 103мГн = 106мкГн). Согласно закону электромагнитной индукции напряжение на индуктивном элементе пропорционально скорости изменения тока в нем, т.е. . (1.9)Из (1.9) видно, что при i = const u = 0. Следовательно, при включении L в цепь постоянного тока свойства индуктивного элемента эквивалентны коротко замкнутому участку цепи. Мощность электрических колебаний в индуктивном элементе под действием запасенной энергии согласно (1.4 и 1.5) равна: , (1.10)откуда . (1.11)Так как направления напряжения u и тока i могут совпадать и не совпадать, то согласно (1.10) мощность может быть как положительной, так и отрицательной. В первом случае (р > 0) индуктивный элемент потребляет энергию, а во втором случае (р < 0) – отдает. Энергия, запасенная в индуктивном элементе (1.11), всегда положительная. Емкостным элементом (рис. 1.1,в) называют элемент электрической цепи, обладающий только свойством накапливать энергию электрического поля. Математической моделью емкостного элементаС является вольт-кулоновая характеристика, которая устанавливает зависимость напряжения u от сообщенного емкости C электрического заряда q и определяется выражением: , или . (1.12)Если в выражении (1.12) q = 1Кл, u = 1В, то C = 1 Фарада (Ф). Более мелкими единицами измерения емкости являются милифарада (мФ) и микрофарада (мкФ) 1Ф = 103мФ = 1012мкФ. Согласно (1.1) и (1.12) между током и напряжением на емкости существует связь, определяемая равенством: . (1.13)Из (1.13) видно, что ток в емкостном элементе пропорционален скорости изменения приложенного к нему напряжения. Если u = сonst, то i = 0, следовательно в цепи постоянного тока емкостной элемент по своим свойствам эквивалентен разрыву цепи. Мощность электрических колебаний в емкостном элементе под действием запасенной в ней энергии к любому моменту времени t определяется выражением: , (1.14)откуда . (1.15)Так как напряжение u и ток i могут совпадать или не совпадать по направлению, то согласно (1.14) мощность p может быть как положительной, так и отрицательной. При p > 0 емкостной элемент накапливает энергию, а при p < 0 – отдает. Энергия, запасенная в емкостном элементе к моменту t (1.15) всегда положительна. В инженерной практике резистивный, индуктивный и емкостной элементы называют сопротивлением, индуктивностью и емкостью. К активным элементам электрической цепи относятся источники напряжения, источники тока, полупроводниковые приборы (транзисторы), операционные усилители и другие. Источником напряжения (Рис. 1.3,а и б) называют идеализированный двухполюсный элемент, напряжение на зажимах (полюсах) которого не зависит от протекающего через него тока. Часто источник напряжения называют генератором напряжения и в качестве характеристики используют напряжение или электродвижущую силу генератораuг или eг. Рис 1.3. Условные обозначения источников напряжения (а-в) и тока (г-д). Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю и его вольт-амперная характеристика имеет вид, показанный на рис. 1.4,а. сплошной линией. Реальные источники напряжения имеют внутреннее сопротивлениеRг ≠ 0 (Рис. 1.3,в) и его напряжение зависит от параметров подключаемой цепи. ВАХ реального источника напряжения изображена на рис. 1.4,а. пунктирной линией. Тангенс угла наклонаα пропорционален величине внутреннего сопротивления генератора Rг. Рис. 1.4. ВАХ источников напряжения (а) и тока (б). Источником тока (рис. 1.3,г) называют идеализированный двухполюсный элемент, ток которого i не зависит от напряжения на его зажимах. Внутренняя проводимость источника тока равна нулю (Rг = ∞) и ВАХ имеет вид, показанный на рис. 1.4,б. сплошной линией. Наличие внутреннего сопротивления реального источника тока учитывается дополнительным включением в его схему проводимостиGг . (см. рис. 1.3,д) Ток, отдаваемый реальным источником, зависит от параметров подключенной цепи и поэтому ВАХ будет иметь угола наклонаα (рис. 1.4,б), тагенс которого пропорционален внутренней проводимости источника Gг. Полупроводниковые приборы. В зависимости от удельной электропроводимости вещества подразделяются на проводники (σ = 104-103См/м), полупроводники (σ = 102 -10-8См/м) и диэлектрики (σ < 10-8См/м). Электропроводность полупроводников, как и других твердых тел, определяется направленным движением электронов под действием внешнего электрического поля. Различия электропроводности проводников, полупроводников и диэлектриков обусловлены различиями их энергетических диаграмм, показанных на рис. 1.5, где изображены их зоны проводимости (1), валентные зоны (2) и запрещенные зоны (3). Рис. 1.5. Энергетические диаграммы проводника (а), полупроводника (б) и диэлектрика (в). У проводников (рис.1.5,а) запрещенная зона ΔW отсутствует, а зона проводимости (1) и валентная зона (2) частично перекрываются. Поэтому электроны из валентной зоны (2) могут легко переходить в зону проводимости (1). Это определяет хорошую электропроводимость металлов. В полупроводниках (рис.1.5,б) валентная зона (2) и зона проводимости (1) разделены неширокой запрещенной зоной (ΔW=0.67эВ для Gе, 1эВ=1.6×10-19Дж). Под действием внешних сил (электрического поля, теплового и светового излучения) электроны из валентной зоны (2) могут переходить в зону проводимости (1). При этом в валентной зоне возникают свободные энергетические уровни, которые называютдырками, а в зоне проводимости появляются свободные электроны – электроны проводимости. Этот процесс называют генерацией пар носителей: дырок – p и электронов – n. Возвращение возбужденных электронов из зоны проводимости в валентную зону, в результате которого пара носителей заряда “электрон-дырка” исчезает, называютрекомбинацией. Генерация и рекомбинация пар носителей заряда происходят одновременно, поэтому в полупроводнике устанавливается динамическое равновесие, определяющее равномерную концентрацию электронов и дырок. У полупроводников из-за малой ширины запрещенной зоны даже при комнатной температуре наблюдается заметная проводимость. Диэлектрики (рис. 1.5,в) имеют большую ширину запрещенной зоны, поэтому имеют очень малую проводимость. Приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводников называются полупроводниковыми приборами. В этих приборах могут протекать дрейфовый и диффузионный токи. Дрейфовым называется ток, обусловленный внешним электрическим полем. Этот ток создается за счет направленного движения дырок вдоль поля и электронов– в противоположном направлении. Диффузионный ток обусловлен перемещением дырок и электронов из области высокой концентрации в область с более низкой концентрацией. Электропроводность полупроводника зависит от подвижности носителей заряда и их концентрации. Проводимость существенно изменяется при введении примесей в полупроводник. Введение в четырехвалентный полупроводник (германий – Ge или кремний – Si) пятивалентной примеси, например фосфора (Р), позволяет получитьдонорную проводимость (полупроводник n-типа). Введение трехвалентной примеси, например бора (В), позволяет получить полупроводник с акцепторной проводимостью (полупроводник p-типа). Если на полупроводниковой пластине создать, например, с помощью диффузии, две области проводимостей (одна p-типа, другая n –типа), то между этими областями образуется электронно-дырочный p-n-переход (контакт). Предположим, что p-n-переход образован электрическим контактом областей n- и p-типа с одинаковой концентрацией n и p зарядов (рис. 1.6,а). Вследствие того, что концентрация электронов в n-области выше, чем в p-области, а концентрация дырок в p-области больше, чем в n-области начинается диффузионное движение электронов из n-области в p-область и дырок из p-область n-область. В процессе диффузии в приграничном слое происходит рекомбинация основных носителей заряда. В результате диффузии и рекомбинации уp-n-перехода образуется обедненный свободными носителями двойной слой пространственного заряда. Приграничная p- область приобретает нескомпенсированный отрицательный заряд, обусловленный отрицательными ионами акцепторной примеси и на рис. 1.6,а обозначен знаками (-). Приграничнаяn-область приобретает нескомпенсированный положительный заряд (+), обусловленный положительными ионами донорной примеси. Образованный в граничном слое объемный заряд создает внутреннее электрическое поле Ев, направленное от положительного к отрицательному потенциалу заряда, как показано на рис. 1.6,а. Внутреннее поле Ев является тормозящим для основных носителей заряда и называется потенциальным бартером p-n-перехода. Если к полупроводнику не прикладывается внешнее поле, то потенциальный барьер препятствует движению зарядов и ток через полупроводник не протекает. Если к полупроводнику приложить прямое напряжение Uпр (плюсом к p-области, а минусом к n-области), то поле Uпр будет направлено встречно полю Eв (см.рис. 1.6а) и при Uпр > Eв потенциальный барьер p-n-перехода, созданный Eв будет скомпенсирован и через полупроводник будет протекать прямой ток Iпр. Рис. 1.6 Полупроводник p-n-типа (а) м его вольт-амперная характеристика (б) и обозначение диода (в). Если к полупроводнику приложить обратное напряжение Uобр (плюсом к n-области, а минусом к p-области), то направления полей Eв и Uобр будут совпадать, что приведет к расширению потенциального барьера и через p-n-переход будет протекать незначительный обратный ток Iобр, который обусловлен движением неосновных носителей зарядов. Зависимость тока, протекающего через p-n-переход от величины и полярности приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой p-n-перехода (ВАХ). Аналитическое выражение ВАХ p-n-перехода имеет вид: , (1.16)где, Iобр обратный ток p-n-перехода; U – напряжение, приложенное к p-n-переходу; Ut = 26мВ – температурный потенциал p-n-перехода при комнатной температуре. ВАХ p-n-перехода приведена на рис. 1.6,б. Так как Iпр >> Iобр, то p-n-переход фактически пропускает ток только в одном (прямом) направлении. Приборы, которые содержат один p-n-переход и пропускают ток только в прямом направлении называют полупроводниковыми диодами. Основной характеристикой полупроводникового диода является его ВАХ (рис. 1.6,б). Условное обозначение диода показано на рис. 1.6,в. Полупроводниковый прибор, имеющий два взаимодействующих p-n-перехода, называется биполярным транзистором. Биполярный транзистор представляет собой монокристалл полупроводника, в котором чередуются три области электронной (n) и дырочной (р) проводимостей. Чередование областей определяет тип транзистора: n-p-n (1.7а) и p-n-p (1.7,б). Рис. 1.7. Биполярные транзисторы n-p-n-типа (а) и p-n-p-типа (б). Для подключения к другим элементам и источнику питания транзистор имеет выводы, которые называются коллектором (К), эмиттером (Э) и базой (Б). Ширина базы в сравнении с шириной эмиттера и коллектора очень мала и составляет единицы микрометров. Биполярный транзистор может находиться в трех основных состояниях:
Если между базой и эмиттером приложено напряжение Uбэ в прямом направлении (рис. 1.8), то потенциальный барьер эмиттерного перехода понижается и его сопротивление уменьшается. Рис. 1.8. Схема включения биполярного транзистора. Так как ширина базы меньше диффузионной длины пробега в ней основных носителей, то большинство инжектированных из эмиттера в базу электрических зарядов достигает коллекторного перехода и втягивается в коллектор, создавая ток коллектораIк. Только незначительная часть электронов рекомбинирует с основными носителями базы (дырками) и обуславливает ток базы Iб. Таким образом, ток эмиттера есть сумма токов базы и коллектора: . (1.17)Отношение приращения коллекторного тока к приращению эмиттерного тока называется коэффициентом передачи тока эмиттера: . (1.18)Схема, изображенная на рис. 1.8 называется схемой с общей базой (ОБ). Возможны еще две основные схемы включения транзистора: с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). В каждой из трех основных схем сигнал на общем электроде принимается за нуль, т.е. общий электрод заземлен. Основными характеристиками транзисторов являются статические выходные характеристики, которые получают экспериментально. Выходная характеристика– это есть зависимость выходного тока транзистора от выходного напряжения. Поскольку для различных схем включения транзистора выходные токи и напряжения различны, то и вид характеристик зависит от вида схемы, по которой включен транзистор. Для схем с общей базой и общим эмиттером семейства выходных статических характеристик показаны на рис. 1.3,а,б соответственно. Рис. 1.9. Выходные статические характеристики биполярных транзисторов с ОБ (а) и ОЭ (б). Конструкция и элементы приводной цепиКонструкция роликовой цепи показана на рисунке: наименование каждого элемента указано на чертеже. Работа и предназначение каждого элемента упомянуты и описаны далее. Рабочая нагрузка направлена на валик, а также на внешнюю и внутреннюю пластины; при зацеплении цепи со звёздочкой валики скользят как подшипники. Валики цепей – важнейшая их часть, поэтому они должны быть созданы из износостойких материалов и обладать значительной прочностью на изгиб, на прочность и на сдвиг. Наличие втулок предотвращает прямое воздействие ударов при вхождении цепи в зацепление со звёздочкой; также они действуют как подшипники вместе с валиками. Важной особенностью, которой должны обладать втулки – износостойкость и высокая ударопрочность. Наличие роликов обеспечивает плавный вход зацепления цепи со звёздочкой, защищая их от удара. Ролики должны иметь значительную прочность на разрыв, износостойкость, отличные ударные и усталостные характеристики. Ввиду того, что пластины подвержены постоянному натяжению цепи, а также нередкому ударному воздействию, они должны иметь повышенную усталостную прочность, ударопрочностью, прочностью на растяжение.
Соединительные звенья. Существуют следующие виды соединительных звеньев:
Переходные звенья. Применяются для увеличения/уменьшения длины цепи на один шаг. Как правило, выпускаются в двух форматах:
Поскольку переходное звено и двойное переходное звено обладают меньшей прочностью по сравнению с базовой цепью, перед использованием данных звеньев при значительных нагрузках рекомендуем проконсультироваться с нашими специалистами. Соединение с зазором. Данный вид соединения используется между валиком и отверстием в пластине, при сборке которых всегда сохраняется зазор. Используется в стандартных соединениях. Соединение с натягом. Пластина и валик в таком соединении собраны с натягом. Метод, применяемый для усиленных типов цепей. Приводная цепь – сложный механизм, срок службы и эффективность которого напрямую зависит от качества элементов, из которых он состоит. Покупка надёжной и проверенной продукции «ООО «Приводные цепи» обеспечит значительный ресурс и износостойкость каждой цепи даже в самых сложных условиях. «Приводные цепи» - это техника, созданная для настоящих работ.
Ток или поток? Магнитные цепи и их основные характеристики / ХабрПривет, Хабр! С недавнего времени я стал задумываться об актуальности статей и заметил, что на Хабре нет ни одной обзорной статьи про магнитные цепи. Как так!? Ведь это... а что это такое? Действительно, наверняка даже самые отстраненные от инженерного дела люди имеют представление о том, что такое электрические цепи, но возможно, что про магнитные цепи не слышали вовсе. Каждый школьник когда-то в учебнике физики наблюдал разные схемы и формулы, описывающие законы Ома. Но магнитные цепи в рамки школьного курса не входят. Я решил написать данную статью, чтобы показать, насколько удивителен мир физики и заинтересовать школьников в её изучении. В данной статье, однозначно, для полноты вещей будут и выводы формул и использование некоторых математических операций, которые могут быть известны не всем, но такие моменты я постараюсь сгладить. Приступим! Что нужно вспомнить?Для более четкого представления сей статьи, неплохо бы вспомнить основные характеристики самого магнитного поля: вектор магнитной индукции, вектор напряженности, поток вектора магнитной индукции - а также нужно вспомнить немного про магнитные вещества, а именно про ферромагнетики. Полагается, что вам известен обобщенный закон Ома и помнится, что такое ток, напряжение и сопротивление. Если нет, то крайне советую обратиться к сторонним ресурсам, чтобы иметь хотя бы общее представление о том, что последует далее. Крайне советую учебник И.Е. Иродова «Электромагнетизм». Применение магнитных цепейМагнитные цепи находят очень большое поле применения, а именно, они используются для надежного пропускания магнитного потока по специальному проводнику с минимальными или, в некоторых случаях, определенными потерями. В электротехнической промышленности широко используется взаимная зависимость магнитной и электрической энергий, переход из одного состояния в другое. На подобном принципе работают, например, трансформаторы, разные электродвигатели, генераторы и другие устройства. Конечно, можно продолжительное время говорить об устройствах, разных типах магнитопроводов (про которые речь пойдет далее), но наша первичная цель - рассмотреть выводы основных характеристик магнитных цепей. Продолжаем! Как устроены магнитные цепи?Магнитную цепь, на самом деле, не так сложно представить, как может показаться человеку, который о них впервые слышит. Обычно магнитные цепи представляют из себя некоторые фигуры из ферромагнитного сердечника с источником или несколькими источниками ПОтока. Пожалуй, один из самых простых примеров с одним источником, который можно взять на вооружение, проиллюстрирован ниже:
Начнем с тороидального сердечника. Такой тороидальный сердечник может служить формой для катушки, как бы странно это не звучало. Но что за катушка? Ну, первое что приходит в голову - провод, образующий витки. Хорошо, но какого его предназначение? Вернемся к электрическим цепям и вспомним, что существуют источники тока / напряжения, так называемые активные элементы. Так вот, в магнитных цепях роль источника выполняют катушки с током, накрученные на основной элемент магнитной цепи - ферромагнитный магнитопровод. Вспомним теперь про ферромагнитные материалы. Почему именно они? Дело в том, что благодаря высокому значению магнитной проницаемости, что сигнализирует о хорошей намагниченности ферромагнетика, силовые линии магнитного поля практически не выходят за пределы сердечника, либо не выходят вовсе. Однако это будет справедливо лишь тогда, когда наш сердечник замкнутый, либо имеет небольшие зазоры. То есть, ферромагнетики обладают сильно выраженными магнитными свойствами, когда как у парамагнетиков и диамагнетиков они значительно слабее, что можно наблюдать на следующем графике зависимости намагниченности от напряженности магнитного поля: Вещества, которые входят в конструкцию магнитопровода, могут обладать не только сильномагнитными свойствами, но также и слабомагнитными. Однако мы рассматриваем сердечник из ферромагнитного материала. Ещё из школьного курса мы представляем себе картину с линиями магнитной индукции соленоида, мы можем визуально представить его поле и понимаем, что концентрация силовых линий, их насыщенность, наибольшая в центре рассматриваемого соленоида. Тут очень важно вспомнить правило буравчика, чтобы правильно указать направление силовых линий. Отсюда становится ясно, что катушки-источники порождают магнитное поле, а следовательно и поток линий магнитной индукции. Такие линии будут циркулировать по нашему сердечнику, словно повторяя его форму. Именно поэтому нам важно условие замкнутости сердечника и материал, из которого он сделан. Положим, что наш воображаемый сердечник замкнут. Из этого следует, что и силовые линии замкнуты, а следовательно выполняется теорема Гаусса для магнитного поля, которая гласит: поток линий магнитной индукции через замкнутую поверхность равен нулю. Стоит учесть, что поток адаптируется под площадь сечения.* Ну и в конечном счете ферромагнитный сердечник поток куда-то передает! Аналогичным образом замкнутый проводник позволяет передать электрический ток. Отлично! Мы разобрались с тем, что такое магнитные цепи и даже вспомнили про теорему Гаусса и ферромагнетики. Теперь поговорим о том, какие следствия вытекают из теоремы Гаусса и возможности пренебрежения полем вне сердечника и в зазорах. 1] Магнитные потоки Ф1 и Ф2 через произвольные сечения будут равны между собой. 2] В узле (разветвлении) сердечника алгебраическая сумма потоков (с учетом их направлений) будет равна нулю... Мне одному это что-то напоминает? То есть мы окончательно сформулировали, что замкнутая (или почти замкнутая) система из ферромагнитных сердечников может рассматриваться как проводящая цепь. В нашем случае - магнитная. Расчет магнитных цепейТеперь внимание. Мы можем провести прямую аналогию и рассматривать магнитный поток в цепи, как характеристику электрической цепи - силу тока. Рассмотренное второе следствие означает, что для магнитной цепи, также как и для электрической, справедливо первое правило Кирхгофа. Отсюда можно лаконично перейти к закону полного тока, который в рамках классического магнетизма будет выглядеть следующим образом (приготовьтесь, немного математики):
Также мы помним, что напряженность магнитного поля связана с магнитным потоком следующим образом: Руководствуясь приведенным законом полного тока и определением напряженности через магнитный поток, мы можем переписать закон полного тока относительно магнитного потока. Откуда в уравнении появился и что символизирует аргумент l? Все просто. Так как мы рассматриваем контур L, то логично предположить, что на разных его участках наши показатели могут принимать разные значения: площадь сечения может изменяться, как и магнитная проницаемость или магнитный поток. Полученное уравнение можно рассматривать как второй закон Кирхгофа, который, напомню, звучит следующим образом:
Для полной ясности, проведем аналогию между электрическими и магнитными цепями, а также их величинами. Именно проведя аналогичное представление для электрической цепи, мы можем рассчитывать магнитные цепи. Для того, чтобы это сделать, следует:
Именно таким образом, мы можем рассчитать характеристики магнитной цепи. Полученные результаты позволяют, например, вычислить индуктивности. А примеры расчетов будут?Здесь - нет. А по ссылке - да! В данном документе Самарского государственного технического университета рассмотрены базовые примеры, которые позволят лучше разобраться в теме, если она вас заинтересовала. Помимо всего прочего, там же приведены теоретические справки. Советую прочитать в надежде, что вы сможете для себя что-то новое подчерпнуть. ЗаключениеВо-первых, спасибо, что дочитали статью! Один из способов поддержать меня как автора - подписаться на мой паблик Вконтакте, где иногда выходят «локальные статьи». Во-вторых, вернемся к началу статьи. Там я задался целью показать, почему физика удивительна. Не хочу быть многословным, поэтому просто попрошу вспомнить все то, что было описано выше. Мы оперировали моделями, которые относятся к разделу физики электричества и перенесли их на физику магнетизма. Наверняка, вы замечали, насколько часто встречаются элементы механики в иных разделах. Это по истине удивительно! Однако главное не поработиться иллюзией, что в мире все законы нам предельно известны... приводных цепей - типы, структура и приложениев соответствии с цепочками определения ( латинских Catena ) составляют группы ę подвижные вместе ячеек, которые составляют его целиком и обеспечивают большую изменчивость формы. Цепи чаще всего изготавливают из конструкционной стали. В прошлом для изготовления цепей использовалось железо . P первые цепи в истории человечества появляются уже в бронзовом веке, и материалом из которого они были изготовлены была бронза. Краткая история цепиЗа прошедшие годы цепь благодаря своей функциональности получила широкое распространение и известна давно. Его происхождение восходит к бронзовому веку. В старину его использовали для связывания военнопленных, преступников и рабов.Броня также была сделана из цепей. В древности многие ученые также рассматривали цепь как технический элемент для передачи энергии. Одним из древних ученых был греческий точный инженер Филон Византийский, описавший свою работу в книгах. «Механика синтаксиса». Кроме того, примером использования цепи электропередачи в древности была водонасосная станция, в которой использовалась цепь с коваными звеньями. Эта конструкция была известна уже в 1 веке.до н.э. и был построен римским архитектором и инженером Маркусом Витрувием Поллионом. Сеть также способствует развитию майнинга. Разработка строгальной цепи в 1947 году позволила заменить использовавшийся до сих пор стальной канат, с помощью которого уголь строгали под землей. Процесс производства цепей на протяжении многих летПервые исторические цепи из меди, бронзы или железа можно было изготовить только путем сгибания, клепки или плетения последовательных звеньев.Другим, более совершенным методом изготовления цепей до позднего Нового времени была технология ковки. При ковке использовались методы горячей сварки. Когда дело доходит до попыток изготовления цепей, они были лишь частично успешными. Это было потому, что цепи просто рвались легко. Современный процесс производства цепей состоит из многих этапов. Сюда входят требования к точности и долговечности, которым сегодня должны соответствовать цепи — по крайней мере, в машиностроении.Многие дорогие машины и двигатели внутреннего сгорания содержат в своей конструкции цепи, являющиеся ее обязательным элементом. Некачественные цепи могут привести к серьезному отказу во время работы машины или двигателя, что приведет к большим затратам на ремонт. Роль цепи в современных конструкциях значительно усложняет современный процесс производства цепных элементов и использует различные методы производства. Сюда можно отнести: холодную прокатку, холодную штамповку, холодную высадку, штамповку, механическую обработку, штамповку, шлифовку, полировку, накатывание и т.д.Целью использования этих различных обработок является получение очень точных размеров и шероховатости поверхности элементов цепи. Кроме того, конструкционная сталь, из которой изготовлена цепь, часто подвергается термохимической обработке для улучшения ее механических свойств. Цепи в наше время ...Сегодня цепи бывают разных форм. Благодаря своим механическим и декоративным свойствам они используются в основном в двух областях.Во-первых, это технологии, в том числе машиностроение. Второе направление – ювелирные украшения, представляющие собой сложные декоративные элементы, изготовленные преимущественно из драгоценных металлов. Типы цепей в машиностроении. |
Количество ссылок: | 5 |
0,325 " | |
Ширина [дюйма]: | 0,05" |
Мнения наших клиентов
Чтобы иметь возможность оценить продукт или оставить отзыв, вы должны им быть..90 000 Chain of Survival — Руководство 2015 г. 90 001Цепь выживания
Цепь выживания суммирует наиболее важные шаги, необходимые для успешной реанимации. Большинство его ссылок относятся как к пострадавшим, у которых остановка сердечно-сосудистой системы была преимущественно кардиогенной, так и в результате асфиксии.
Раннее распознавание и вызов помощи
Боль в груди следует признать симптомом ишемии миокарда.От четверти до трети пациентов с ишемией миокарда испытывают остановку сердца в течение первого часа после появления боли в груди. Распознавание такой боли как проблемы с сердцем и вызов бригады неотложной медицинской помощи заблаговременно до потери сознания позволяет бригаде прибыть раньше, даже до остановки сердца, что повышает выживаемость. В случае остановки сердца важно как можно скорее распознать остановку сердца, чтобы незамедлительно уведомить систему экстренной медицинской помощи и незамедлительно начать сердечно-легочную реанимацию свидетелями.Ключевыми симптомами являются отсутствие реакции на раздражители и отсутствие правильного дыхания. Медицинский диспетчер может повысить эффективность диагностики остановки сердца, уделяя пристальное внимание этим ключевым симптомам.
Раннее начало СЛР очевидцами происшествия
Немедленное начало СЛР может удвоить или даже учетверить выживаемость при остановке сердца. Наблюдающие за СЛР должны, по возможности, выполнять компрессии грудной клетки вместе с искусственным дыханием.Если запрашивающий наблюдатель не обучен СЛР, медицинский диспетчер должен проинструктировать его о том, как выполнять СЛР только с компрессией, в ожидании прибытия бригады скорой помощи.
Ранняя дефибрилляция
Дефибрилляция в течение 3-5 минут после потери сознания может обеспечить 50-70% выживания. Этого можно достичь за счет реализации программ дефибрилляции универсального доступа и развертывания автоматических наружных дефибрилляторов в общественных местах.Каждая минута задержки с проведением разряда снижает вероятность дожития до выписки из больницы на 10–12%. Звенья в цепи выживания тесно связаны между собой: если СЛР будут проводить посторонние, снижение выживаемости будет медленнее; то это примерно 3-4% на каждую минуту задержки дефибрилляции.
Раннее расширенное жизнеобеспечение
Они основаны на стандартном протоколе постреанимационной помощи. Если первоначальная сердечно-легочная реанимация не удалась, может потребоваться введение расширенных средств жизнеобеспечения с помощью устройства для обеспечения проходимости дыхательных путей, лекарств и лечения обратимых причин остановки сердца.Качество лечения в постреанимационном периоде влияет на отдаленные результаты лечения.
Источник Руководство 2015 г. http://www.prc.krakow.pl
.