Лекц 1

Цахилгаан техникийн үндсэн хэмжигдхүүн, Цахилгаан хэлхээ, түүний ангилал, идэвхгүй элементүүд

Цахилгаан техникийн онолд цахилгаан хэмжигдхүүн, цахилгаан хэлхээ, түүний ангилал, хэлхээг бүрдүүлж байгаа бодит элементүүдийн гол шинжийг төлөөлсөн зохиомол элементүүдээр орлуулах, тэдгээрийн тухай ерөнхий ойлголт, олон төрлийн схемийн тухай авч үзнэ.

Үндсэн цахилгаан хэмжигдхүүнүүд

Ямарч цахилгаан тоног төхөөрөмжийн цахилгаан процессыг цахилгаан хэмжигдхүүний тоон утгаар тодорхойлно. Ийм хэмжигдхүүнд цахилгаан цэнэг, цахилгаан гүйдэл, цахилгаан потенциал, цахилгаан хүчдэл, цахилгаан потенциал, цахилгаан чадал, цахилгаан эрчим хүчийг авч үздэг.

Цахилгаан цэнэг

Харилцан үйлчлэлээрээ цахилгаан орон үүсгэгчийг цахилгаан цэнэг гэнэ. Цэнэглэгдсэн шилэн эдлэл эерэг цэнэгтэй, цэнэглэгдсэн хув сөрөг цэнэгтэй, ижил тэмдэгтэй цэнэгүүд түлхэлцэж, эсрэг тэмдэгтэй цэнэгүүд таталцана. Цахилгаан цэнэг нь нэг биетээс нөгөө биет рүү дамжиж болно. Нэг биет нь өөр өөр нөхцөлд өөр өөр цахилгаан цэнэгтэй байж болно. Цэнэгийн хэмжээг q(кү) үсгээр тэмдэглэн кулоноор хэмжинэ. Түүнийг Кулоны хуулиар хоёр цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүчээр тодорхойлно.

Цахилгаан гүйдэл

Дамжуулагч ба хагас дамжуулагч шинжийг агуулсан хий, шингэн, хатуу биетэд болон цахилгаан хэлхээндэх цэнэгүүдийн чиглэлтэй шилжилтийг цахилгаан гүйдэл гэнэ. Гүйдлийн тоон утгыг нэгж хугацаанд дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор урсаж байгаа цэнэгийн хэмжээгээр тодорхойлно. Энэ тодорхойлолт гүйдллийн хэмжээ ба чиглэл нь хугацаанаас хамаарахгүй тогтмол гүйдэлд хүчинтэй. i= I =q/t= const Хугацаанаас хамааран өөрчлөгдөж байгаа хувьсах гүйдлийн утгыг цэнэгээс хугацаагаар авсан дифференциалаар тодорхойлно. I(t)= dq(t)/dt Өөрөөр хэлбэл, гүйдэл нь цахилгаан цэнэгийн хугацаанаас хамааран өөрчлөгдөх хурд учраас үүнийг гүйдлийн агшин утга гэнэ. Гүйдлийг Ампераар (A) хэмжинэ. Цахилгаан гүйдэл скаляр хэмжигдхүүн учраас чиглэлийг эерэг цэнэгийн шилжих чиглэлээр сонгоно.

Цахилгаан потенциал

Өгөгдсөн цэгт оршиж байгаа q цэнэгийн потенциал эрчим хүч w -ийг энэ цэнэгт хуваасантай тэнцүү : φ= wlq (1.3) Ө.х. потенциал нь хэлхээний өгөгдсөн цэгээс тэг потенциалтай байгаа цэг рүү цэнэгийг шилжүүлэхэд түүнд зарцуулж байгаа эрчимхүчтэй тэнцүү. Цахилгаан хэлхээнд тэг потенциалтай цэгд газартуулсан цэгийг тооцно. Харин зарцуулж байгаа эрчимхүч цэнэгийг өгөгдсөн цэгээс газартуулсан цэгрүү зөөхөд явах замаас хамаарахгүй.

Цахилгаан хүчдэл

Хэлхээний хоёр цэгийн хоорондох потенциалын ялгаварыг хүчдэл и гэнэ: u = φ1- φ2 Цахилгаан хүчдэл гүйдлийн адил тогтмол ба хувьсах хоёр төрөл байна. Хугацаанаас хамаарахгүй и = U = const хүчдлийг тогтмол, хамаарч байгаа хувьсах хүчдлийг өөрийн агшин утга u(t)-аар тодорхойлоно. Хувьсах хүчдлийн агшин утгыг гүйдлийн адил дифференциалиар олно: u = dw/dq (1.4) Ө.х. цахилгаан хэлхээний хоёр цэгийн хоорондох хүчдлийг эерэг q цэнэгийг өгөгдсөн цэгээс тэг потенциалтай цэгрүү зөөхөд зарцуулсан цахилгаан эрчимхүч w -ээс цэнэгээр авсан уламжлалаар тодорхойлно.

Цахилгаан хөдөлгөгч хүч (ЦХХ)

Цахилгаан эрчимхүч үүсгэгчийн дотор гадны хүчний үйлчлэлээр үүсгэсэн эрчимхүчээр, тухайлбал химийн урвал, дулааны процесс, механик хүчний үйлчлэл зэрэг цахилгаансоронзон биш хүчээр цахилгаан эрчимхүчийг үүсгэдэг учраас цахилгаан эрчимхүч үүсгэгчийг тодорхойлдог хэмжигдэхүүнийг Цахилгаан хөдөлгөгч хүч (ЦХХ) хэмээн нэрлэдэг. Үүсгэгчийн дотор бага потенциалтай залгуураас их потенциалтай залгуур руу эерэг цэнэгийг шилжүүлэхэд зарцуулагдсан ажлаар ц.х.х.-ний утгыг илэрхийлэнэ. Цахилгаансоронзон биш хүчний төрлөөс хамаарахгүйгээр үүсгэгчийн ц.х.х. хэрэглэгч залгаагүй үеийн үүсгэгчийн хоёр залгуурын хоорондох хүчдэлтэй тэнцүү. Цахилгаан эрчммхүчний үүсгэгч тогтмол ба хувьсах хоёр төрөл байдаг учраас ц.х.х.-ийг е = Е = const, е = e(t) гэж тэмдэглэнэ . Цахилгаан потенциал, хүчдэл ба ц.х.х. нь нэгж цэнэгт ногдох цахилгаан эрчим хүчээр тодорхойлогдож байгаа учраас нэг нэгжээр хэмжигдэнэ. Олон улсын нэгжийн SI системд вольт (В)-оор хэмжинэ. Эдгээр скапяр хэмжигдэхүүнүүдийи эерэг чиглэлийг урьдчилан тогтоодог. Потенциал ба хүчдэлийн эерэг чиглэлийг их потенциалтай цэгээс бага потенциалтай цэг рүү заасан сумаар, харин ц.х.х.-ний эерэг чиглэлийг үүний эсрэг чиглэлээр сонгоно.

Цахилгаан чадал ба цахилгаан эрчимхүч

Хүчдэлийн илэрхийлэлээс: dw = udq Энэ тэнцэтгэлээс - ∞ —> t интеграл авбал: w=w(t)=∫_(-∞)^t▒〖udq=∫_(-∞)^t▒〖uidt=∫_(-∞)^t▒pdt〗〗 (1.5) Үүнд: p=p(t)=(dw(t))/dt=u(t)i(t) (1.6) (1.5) илэрхийлэл хугацааны t агшинд хэлхээнд зарцуулагдаж байгаа нийт эрчимхүчийг тодорхойлно. (1.6)-г хэлхээнд зарцуулагдаж байгаа агшин чадал гэнэ. Нэгжийн СИ системд чадлыг ватт (Вт)-аар, эрчимхүчийг ватт-секунд (Вт с)-ээр хэмжинэ.