Электротехника — законы и решение проблем с электричеством

Электротехника — это область науки и техники, изучающая электрические и магнитные явления и их использование для практических целей производства, преобразования, передачи и потребления электрической энергии.

Электроника — это область науки и техники, изучающая электрические и магнитные явления и их использование для практических целей получения, преобразования, передачи и потребления информации.

Электротехника — это не только теоретическая наука, но и конкретная технология, электротехническое изделие или система, которая позволяет нам жить в цивилизованном обществе https://www.evkova.org/elektrotehnika. Другими словами, он объединяет три уровня и три различные дисциплины для практического применения электрической энергии.

  • Знания: наука об электрическом оборудовании и процессах.
  • Навыки: технология электротехнического оборудования и процессов.
  • Продукция: электротехническое оборудование и процессы.

Мы видим электротехническую продукцию каждый день. Сюда входит электрическое оборудование в доме, такое как освещение и кухонные плиты, телевизоры и телефоны, пылесосы и вентиляторы. Машины на заводах и фабриках: электрические приводы, такие как станки, измерительные и управляющие устройства в производственных процессах, устройства энергоснабжения на заводах и т.д. Передача энергии в человеческом обществе осуществляется в основном с помощью электрических проводов, которые обеспечивают предельную скорость и эффективность этого процесса, а значит, и существование отраслей, производящих, транспортирующих и преобразующих электроэнергию. В области связи и обработки информации существует мало альтернатив электрическому оборудованию и процессам.

Электротехнические технологии, позволяющие производить электротехнические изделия, развиваются семимильными шагами. Электроника возникла из области электротехники как технология получения, преобразования и передачи информации: от систем поверхностного монтажа, которые просуществовали с середины 19-го до середины 20-го века, через печатные платы до сегодняшней всемирно известной интегрированной электроники, уже пять поколений электронной техники. Уже сменилось пять поколений.
Выпускается новое поколение компьютеров. За первые две трети этого столетия сменилось пять основных поколений. Это электрическая трубка (1945-1960), транзистор (1960-1970), микросхема (1970-1985), БИС-микропроцессор (1985-2000) и мультипроцессор (2000-2010).

Каждый год выпускаются новые модели компьютеров и телекоммуникационного оборудования (телефоны, модемы, коммутационные станции), которые значительно производительнее своих предшественников.

Элементы электрической цепи

Электромагнитные явления, происходящие в электрооборудовании, обычно очень сложны. Однако во многих случаях их основные характеристики можно объяснить с помощью таких интегральных понятий, как напряжение, ток и электродвижущая сила (ЭДС). При таком подходе электрическая цепь рассматривается как совокупность электрических устройств, состоящих из соответствующим образом соединенных источников и приемников электрической энергии и информации, назначение которых заключается в генерации, передаче, распределении и преобразовании электрической энергии и информации. Электрическая цепь состоит из отдельных компонентов (объектов), выполняющих определенную функцию, которые называются элементами цепи. Основными элементами цепи являются источник и приемник электрической энергии (сигналов). Электрическое устройство, вырабатывающее электрическую энергию, называется «генератором» или «источником электрической энергии», а устройство, потребляющее электрическую энергию, называется «приемником (потребителем) электрической энергии».

Каждый элемент цепи имеет несколько выводов (полюсов), через которые он соединяется с другими элементами. Различают двухполюсные и многополюсные элементы. Двухполюсные элементы имеют два вывода. К ним относятся источники питания (кроме управляемых и многополюсных типов), резисторы, индукторы и конденсаторы. Многополюсными элементами являются, например, триоды, трансформаторы и усилители.

Все элементы электрической цепи можно разделить на активные и пассивные. Активный элемент — это элемент, который содержит источник электрической энергии в своей структуре. Пассивные элементы — это элементы, которые рассеивают (резисторы) или накапливают (индукторы и конденсаторы) энергию. Основные характеристики элементов цепи включают вольт-амперные, веберовские амперные и кулоновские вольтовые характеристики, которые описываются дифференциальными и (и) алгебраическими уравнениями. Элемент классифицируется как линейный, если он описывается линейным дифференциальным или алгебраическим уравнением, и как нелинейный в противном случае. Строго говоря, все элементы нелинейны. Можно ли считать процесс линейным, что значительно упрощает его математическое описание и анализ, зависит от пределов изменения переменных, характеризующих процесс, и их частоты. Коэффициенты, связывающие переменные этих уравнений, их производные и интегралы называются элементарными параметрами.

Топология электрической цепи

Электрическая цепь характеризуется своими компонентами и способом их соединения. Соединения элементов в электрической цепи наглядно показаны на схеме; для введения понятия ветвей и участков в качестве примеров будут использованы две электрические цепи.

Ответвление — это часть цепи, в которой течет один и тот же ток.
Узел — это место соединения трех или более ветвей.

Цепи различаются по форме и функциям, но каждая цепь содержит шесть ветвей и четыре узла, соединенных одинаковым образом. Таким образом, по форме соединений ветвей (топологии) эти схемы идентичны.

Топологические (геометрические) характеристики электрической цепи не зависят от типа или природы элементов, составляющих ветвь. По этой причине удобно представлять каждую ветвь электрической схемы отрезком линии. Если заменить каждую ветвь отрезком прямой, то получится геометрическая фигура.

Концептуальное представление цепи, в котором каждая ветвь заменена отрезком линии, называется принципиальной схемой. Следует помнить, что ветка состоит из нескольких элементов, которые связаны между собой различными способами.

Отрезок прямой, соответствующий ветви цепи, называется ветвью графа. Граничные точки ветвей графа называются узлами графа. Ветвь графа может иметь определенное направление, которое обозначается стрелкой. Граф, в котором все ветви графа ориентированы, называется направленным графом.

Подграф графа — это часть графа, которая может быть одной ветвью или одним изолированным узлом графа, или произвольным набором ветвей или узлов, содержащихся в графе.

Подписывайтесь на нас в "Яндекс Новости" и "Яндекс Дзен"