ТОЛКОВЫЙ СЛОВАРЬ ИСХОДНЫХ ТЕРМИНОВ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Электротехника - это обширная область практического применения электромагнитных явлений. Курс теоретических основ электротехники (ТОЭ) содержит теоретические, в основном математические модели, описывающие состояния и процессы в электротехнических устройствах, электроэнергетических системах, системах автоматики и системах передачи и обработки информации; значительную часть курса составляют методы исследования моделей. Терминология, понятия, уравнения и методы расчетов переходят из курса ТОЭ во многие области электротехники, электроэнергетики и системотехники.

Курс ТОЭ – это основа для изучения электротехники и электроники. В процессе изучения ТОЭ вырабатываются навыки теоретического анализа электромагнитных устройств и электрических систем (это один из важных, но не единственный инструмент в арсенале инженера).

Цель изучения ТОЭ – научиться применять законы электромагнетизма и теории электрических цепей для правильного математического описания и теоретического исследования процессов, происходящих в различных электротехнических устройствах и сложных технических системах, приобрести навыки анализа и расчета электрических цепей и электромагнитных устройств.

В учебное пособие включены темы, соответствующие государственному стандарту специальности 2004 “Промышленная электроника”. Полное содержание курса ТОЭ отражено в [1-3]. Учебным планом предусмотрено изучение теории, практические и лабораторные занятия и четыре контрольных работы.

В курсе ТОЭ широко используются математика и физика (теория электромагнетизма). Рекомендуется повторить из курса математики элементарную тригонометрию, алгебру комплексных переменных, решение систем линейных алгебраических уравнений, решение линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами, ряды Фурье, операционное исчисление и численные методы решения нелинейных уравнений [4], из курса физики – основные законы электромагнетизма [5]. Часть терминов, которые используются как уже известные студентам, объясняются ниже в толковом словаре исходных терминов.

Изучение математических основ теории и выяснение физического смысла различных математических определений и процедур значительно усложняет учебный курс, хотя и способствует его лучшему усвоению. Изложение теории в упрощенном виде позволяет опустить многие ее тонкости, но платой за это является недостаточно полное понимание и ограниченные возможности применения, которые студент не может компенсировать самостоятельно. Выбор между точностью и ясностью теоретических формулировок, с одной стороны, и практической ориентацией курса, с другой, каждый преподаватель ТОЭ реализует по - своему, в соответствии со своим пониманием целей обучения, традициями преподавания и, конечно, в меру своих возможностей. Автор следует традициям, сложившимся в научно - методической школе ТОЭ в Новочеркасском политехническом институте. Ее отличительной особенностью является повышенное внимание к логической строгости теоретического исследования, стремление не столько рассуждать, сколько считать, не пренебрегая, однако, физической картиной явлений ни при постановке задачи, ни при интерпретации результатов решения. Эту школу создали профессора В.М. Алехин, Э.В. Колесников и Ю.А. Бахвалов. Автор как один из их многочисленных учеников рад возможности поблагодарить их за то, что они проложили нелегкий путь, по которому было суждено пройти многим. Автор признателен своим коллегам по кафедре ТОЭ, без сотрудничества с которыми не могла бы появиться эта работа, и особенно Н.Ю. Ткаченко за подготовку рукописи к изданию.

Настоящее учебное пособие предназначено для первого знакомства с теорией электрических цепей и самостоятельного изучения ее основных понятий, законов и методов. Основной текст, набранный более крупным шрифтом, содержит определения, формулировки законов, постановки типовых задач и алгоритмы их решения. Этот материал нужно выучить, особенно определения и законы, незнание которых невозможно восполнить никакой сообразительностью. Текст, набранный более мелким шрифтом, содержит комментарии, доказательства, дополнительные указания, примеры и т.п. Его достаточно прочитать один раз, может быть, к нему придется возвращаться в процессе решения задач и работы с контрольными вопросами (по специальным указаниям и ссылкам).

Основные понятия, определения, теоремы, правила и алгоритмы выделены в тексте в качестве информационных элементов (например, И 1.12). Содержание информационных элементов нужно знать и уметь применять для решения задач. Формулы, рисунки и информационные элементы перенумерованы отдельно в каждой теме. Вопросы после каждой теоретической темы и задачи к соответствующим темам можно использовать для промежуточного контроля. На экзамен вынесены вопросы в виде заголовков отдельных разделов и подразделов, на которые поделены большие по объему разделы.

Главными темами в этом учебном пособии являются первая и четвертая. Первая тема служит основой для всех остальных тем курса. Не стоит экономить время и усилия на изучении основных понятий и законов теории электрических цепей. Вторая тема, посвященная цепям постоянного тока, позволяет изложить ряд важных понятий и методов на частном случае теории, опуская второстепенные детали. Изучение цепей переменного тока требует большего напряжения, чем освоение теории постоянного тока. Третья тема является подготовительной, здесь теория синусоидальных токов представлена на базе элементарной тригонометрии. Математический формализм, который делает расчеты экономичными и эффективными, важен для специалистов, но его изучение без предварительного ознакомления с физической картиной процессов может оказаться не только трудным, но и опасным: можно освоить технику расчетов, не понимая их смысла и значения. В четвертой теме излагается символический метод расчета цепей переменного синусоидального тока, основанный на применении комплексных чисел взамен синусоидальных функций, - это центральная тема всех инженерных курсов электротехники. Если материал третьей темы важно понять, то материал четвертой нужно отработать до уверенного решения типовых задач. В пятой - седьмой темах приводятся дополнительные сведения о цепях переменного тока (трансформаторы, трехфазные цепи и четырехполюсники). В восьмой теме речь идет о методах анализа цепей с переменными периодическими (несинусоидальными) токами. Переходные процессы в линейных цепях, нелинейные электрические и магнитные цепи рассматриваются во второй части пособия.

ТОЛКОВЫЙ СЛОВАРЬ ИСХОДНЫХ ТЕРМИНОВ

Математика

Алгебраическая величина принимает любые действительные значения, в том числе отрицательные.

Алгебраическая сумма – сумма алгебраических величин; знак (плюс или минус) перед каждым слагаемым должен быть задан или определен по специальному правилу знаков.

Арифметическая величина принимает неотрицательные значения.

Геометрическая сумма – квадратный корень из суммы квадратов суммируемых величин (так определяется длина диагонали прямоугольника или параллелепипеда).

Комплексное число в алгебраической форме записи

где - действительная часть; - мнимая часть; - мнимая единица.

Комплексное число в показательной форме записи

где - модуль; - аргумент; - основание натуральных логарифмов; - мнимая единица.

Линейная комбинация каких-либо величин – это сумма произведений данных величин на некоторые числа, называемые коэффициентами линейной комбинации, например,

–

линейная комбинация синусоидальных функций одинаковой частоты с разными начальными фазами, – ее коэффициенты.

Параметры – это величины, заданные в условии задачи или предполагаемые заданными.

Правило правого винта позволяет связать направление поворота вокруг оси с одним из двух возможных направлений перемещения вдоль оси. При повороте по часовой стрелке правый винт закручивается в циферблат, значит, повороту по часовой стрелке соответствует направление оси от наблюдателя в сторону циферблата.

Формула Эйлера , где - основание натуральных логарифмов; - мнимая единица; - аргумент комплексного числа, который измеряется в радианах или градусах. Формула Эйлера используется для перевода комплексных чисел из показательной в алгебраическую форму записи.

Физика

Взаимная индукция – физическое явление, которое наблюдается в системе близко расположенных катушек, по которым протекает переменный электрический ток. Переменный ток, протекающий в одной из катушек, создает вокруг нее переменное магнитное поле, которое возбуждает в соседних катушках ЭДС взаимной индукции.

Катушки взаимной индуктивности располагаются достаточно близко друг к другу, так что все катушки оказываются в магнитном поле, которое создается током, протекающим в одной из катушек. Для усиления магнитных полей в системе катушек используются магнитные сердечники. Магнитное поле намагниченного сердечника складывается с магнитным полем, возбужденным электрическим током; в результате получается сильное магнитное поле.

Магнитное поле. Говорят, что в некоторой части пространства существует магнитное поле, если на движущиеся в ней заряды действует механическая сила, при этом неподвижные заряды не подвергаются воздействию. Основной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции, определяемый по величине и направлению воздействия поля на движущийся пробный заряд.

Магнитный поток, проходящий сквозь заданную поверхность в направлении, которое указано вектором нормали к этой поверхности, равен произведению нормальной составляющей магнитной индукции на площадь поверхности. В этом простом варианте определения магнитного потока предполагается, что нормальная составляющая магнитной индукции остается одинаковой во всех точках поверхности. Если магнитная индукция различна в разных местах поверхности, через которую определяется поток, то эту поверхность нужно разбить на достаточно малые элементы, в пределах которых магнитная индукция практически не изменяется по величине и направлению. Затем нужно вычислить магнитные потоки, проходящие сквозь все элементарные поверхности, и просуммировать их. В результате получается величина магнитного потока, проходящего сквозь заданную поверхность.

Магнитное потокосцепление – полный магнитный поток, проходящий сквозь поверхность, которая опирается своими краями на тонкий проводник сложной формы, например, на провод, из которого намотана многовитковая катушка. Магнитное потокосцепление катушки равно сумме магнитных потоков, проходящих сквозь отдельные витки катушки, точнее, сквозь поверхности, ограниченные отдельными витками. Если сквозь все витки проходит одинаковый магнитный поток, то магнитное потокосцепление катушки равно произведению этого магнитного потока на число витков катушки.

Самоиндукция – физическое явление, наблюдаемое в катушке, по которой протекает переменный ток. Этот ток создает вокруг катушки переменное магнитное поле, которое возбуждает в ней ЭДС самоиндукции. ЭДС самоиндукции уравновешивается приложенным к катушке напряжением.

Электрический ток – направленное движение электрических зарядов.

Сила электрического тока – количество электрического заряда, проходящее в единицу времени через заданную поверхность в заданном направлении. (Специалисты говорят короче – электрический ток вместо сила электрического тока.)

Электрическое напряжение – работа электрических сил, совершаемая при перемещении электрического заряда из одной точки пространства в другую, отнесенная к единице перемещаемого заряда.

Электрический потенциал – это электрическое напряжение между точкой наблюдения и некоторой фиксированной точкой пространства, которую называют точкой нулевого потенциала. Электрический потенциал зависит от координат одной точки пространства в отличие от напряжения, которое зависит от положения двух точек.

Электродвижущая сила (ЭДС) – характеристика источника напряжения, равная отношению работы, совершаемой сторонними силами над зарядом при его перемещении между зажимами источника, к величине этого заряда.

Электрическая мощность – отношение приращения электрической энергии, поступающей в устройство или генерируемой им, к промежутку времени, в течение которого произошло это изменение. Изменение электрической энергии может происходить вследствие ее превращения в механическую работу или тепло при изменении электрического заряда или тока в устройстве.

Электрический заряд – это свойство элементарных частиц вещества, которое проявляется в их взаимодействии между собой, а также величина, характеризующая интенсивность этого взаимодействия. Электрическое взаимодействие элементарных частиц передается на физические тела при избытке в них тех или иных частиц.

Электромагнитное поле – вид материи, который обнаруживается по его силовому воздействию на заряженные элементарные частицы вещества.

Электрическое поле.Чтобы не касаться теоретических подробностей, ограничимся упрощенной, но в принципе правильной формулировкой. Говорят, что в некоторой части пространства существует электрическое поле, если в этой части пространства на неподвижные заряды действует механическая сила.

Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 59; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!