ной температуре удельное сопротивление соответственно 0)175 н 0,0283 мхОм м, а также средние температурные коэффициенты 0,0039 н OXWC в диапазоне xcMiiepaiyp oi О до 100 °С

Из мех1н и алюминия изготов-тяют провода :)лекгрических ceieu и линий электропередачи; медь получила широкое применение для нз-готоаления обмоток элехтрмческих машин, различных электрических аппаратов н электроизмерительных приборов, а таюке контактов коммутационных и других аппаратов, При изготовлении контактов многих аппаратов используются часто серебро и его соединешя с другими металлами, а также вольфрам и молибден. Последние два металла вследствие своей тугоплавкости и большой механической прочносш нашли пгарокос применение а электровакуумной технике для изготовления нитей нахала. Для коррсчионно-устойчивьск пок1№1ТИЙ контактов используется в некоторых случаях золото. Сооружение контактных проэодов передвижных приемников электрической энергии (например, тлектричсских кранов) осуществляется в большинстве случаев из стального проката.

Постоянные и переменные проволочные резисторы обще]и щчна-чення, и1>итирующие и добавочные резисторы к электроизмерительным приборам и нагревательные приборы изготовляются обычно из различных сплавов, одной т 01личи1ельных особенностей котврьл являются нх относигельно большие удельные сопротивления. Основным сплавом для шунтирующих н добавочпьгх резисторов является ман1анни, состояпхий из меди, марганца и никеля. Манганин обладает очень малым температурным коэффициентом сопрсмивления, что не-обжоднмо для умепьшмшя влияния температуры на точность измерений. Константак, состоящий нз меди и никеля, используется для изГо-шнления постоянных и переменных резисторов и нагревательных приборов с рабочей температурой до <100 - 450С Для нафсвательмах приборов с рабочей температурой до 1000-1500 °С используютса хромоникелевые, жспезокрймоалюминневые сплавы (нихромы и фехрали).

Электроизоляционные материалы (диэлектрики) обладают очеть малой пектрнческой проводимостью н служат для изолирования (отделения) токоведущих часгей друг от друга, а также от металлоконструкций производственных и электрических машин, аппаратов и приборов, что необходимо для исключепии возможности аварийнык режимов (например, коротких замыканий), обеспечения надежности ра* боты установки и безопасности ее эксплуатации.

В настоящее время применяют множество различных элекгроиэо-ляпипнчых материалов. Так, для изоляции проводов, с помощью которых осуществляется питание электроэнергией приемников в заводских цехах, лабораториях, бытовых помещениях, применяютош глупым образом резина, бумага, по.тивинилхлорид.

Голые щ)овола линий электрсжсрсдачн изолируют от опор опорными hjjh подвесными- изоляторами из фарфора илв стекла.

Провода обмоток электрических машин и amjapaTOB изолируют лаковым покрытием и иыо1да бумагой и хлопчатобумажной ткааью, пропитанными различными лаками наш компаундами, а также аобс-

i сиитстнческйглн материала-

стом. стекловолокном, слюдой, ми тгШв лавсан .

Кроме малой проводимости электроизоляционные материалы должны обладать рядом других свойств, например достаточной электрической и механической прочностью, иагревоустсдачиаостью, малой гигроскопичностью.

Диэлектрики выполн!пот свои изолирующие функции, пока напряжение устройства и, следовательно, напряженность -электрического поля в диэлектрике двнного устройства не превысят определенных знамений. Рс-ти -напряженность окажется больше некоторого критического значения, наступает пробой лнэлектрикэ. Пробой различных (твср!Я х, -£идких и гаэообразшлх] диэлектриков вызван различными явлениями. Однако во всех случаях проводимость и ток диэлектрика недопустимо возраспают и он теряет свои иполирующие свойства.

Предельная напряжениость ноля, при которой происходит пробой диэлектрика, называется его электрической прочностью. Элекпжческая прочность зависит не только от свойств диэлектрика, но также от многих условий, в которых он рабо]ает, например от рода тока, скорости измвнв[1пя и времени воздействия электрического поля, темперауры и плажкости.

Сведения об электрической прочности диэлектр§яи1 .првжйятся в справочной литературе. В качестве примера укажем, что при длительном воздействии электрического поля с частотой/ = 50 Гц элек-]рич(хкая нрочность воздуха 2-3, дерева 2,5-5, резины мягкой 15-25, трансформаторного масла 16-20, фарфора 15-20 МВ/м

1.Й. НАПРАВЛЕНИЯ ТОКОВ. НАПРЯЖЕНИЙ И ЭДС ЕДИНИЦЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ

Для проведения расчета и анализа электрических цепей необходимо зна1ь не только значения заданных ЭДС, напряжений или токов, но и их направления, так как последгше определяют знаки слагаемых в расчетных выражениях. В связи с этим след>ет напомни1ь о направлениях токов, напряжений и ЭДС, принятых в физике.

За направление тока принимают направление движния положительных зарядов.

За направление напряжения между какими-либо точка.ми электрической цепи принимают папревление, в котором перемешались бы положительные заряды между этими точками под действием сил электрического поля, т. е. от большего потенциала к меньшему.

За направление ЭДС между выводами нсточника или активного приемника принимают направление, в котором перемещались бы положительные заряды под действием сил стороннего поля, т, е. от меньшего потенциала к большему.

Тдаг, в элыаритеоЕой цепи рис. 1Л,а потешая точш а больше потенциала точ1си h (ф > щ), поэтому напряжеше направлено от точки а к точке Ь, а ЭДС Е - от точки Ь точке я.

На утастке шпЬ, содержащем пассивные элементы, положительные заряды перемещаются под действием сил электрического поля от большего поте1щиала к меньшему; нaпpaвJи:ния напряжения и тока на этом участке совпадают. На участке Ьгш, содержащем источ1шк электрической энпш, положительные заряда перемещаются ггод денсганем ЭДС от меньшего потен-днала к большез 1у, иагфавлше тока на таком участке совладает с шпраялеяшем ЭДС и противоположно направлению напряжения.

Для удобства дальнейшего изложения будем называть указанные выше направления действительными направлениями.

Расчет и анализ любых электшческих цепей может быть произведен с помощью основные закаиов эдекарических цепей: закона Ома, первого н второго законов Кирхгофа. Указанные законы исаош>зуются также для обосионання раз;шчвых ме годов, уиропшюпщх расчет и анализ цепей.

Запись выражений по законам Ома и Кирхгофа, различных методов расчета и анализа, а также расчетных формул производится с учетом определенных направлений как заданных величин (например, ЭДС, напряжений или токов), так и величин, подлежащих опредеденто.

11 расте и анализе элект{ шбсЕИХ цепей натвления заданных и искомых величин указывают на схиаах стрелкшйн, считают их положительными (£ > О, U >Q и / > 0) и поэтому называют положительными направлениями.

За положительные направлея1ия заданных и иосомых величин при востоянном токе щжнимают их действительные направления. Еаш они не очевидны, можно задаться положи-тсх1ьными на1Ч)авленнями произвольно, так как от выбора =Еех или иных положительных направлений зависят лишь знаки ис-KONfiJX величин, а не их значения.

В качестве положительных направлишй велитах, изменяющих свои действительные направления с течением времени, например при расчете или анализе цепей переменного тока, задают Одно из двух возможных их направлений, с учетом которого и производят расчет.

Если в результате расчета или анализа какая-либо из искомых величин отсазывается положительной, зто означает, что она направлена в действительности так, как показано на cxraie стрелкой; отрицательное значение искомой величины указывает на ее противоположное направление. Осазаниое относится

и к велн<Н1нам, дствительшле направления которых с течением времени изменяются.

В книге используется Междуваролная система единиц (СИ), в которой основной единицей Г)ДС, напряжения я потенциала является 1 вольт (1 В). Кроме единицы 1 вольт в практике используется единица ] киловольт (1 кВ = 10 В) и 1 милливольт (1 мВ 10- В).

Основной едигащей тока является 1 ампер (1 А). Для тока используются также единицы 1 миллиампер (1 мА 10~ А) и 1 микроампер (1 мкА=10-* А).

1.7. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИСП&/ТЬ301ГАНИЯ ЗАКОНОВ ОМА И КИРХГОФА ПРИ РАСЧЕТЕ И АНАЛИЗЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Как известно, согласно закону Ома в замкнутой неразвет-вленной электрической пени (см. рве.

/=- (1.3)

Го + Гг + Г, + Г

л в любом пассишом элементе цепи, натимер с сопроти-вленийй (гик. 1.1,

IV/r. (14)

Выражение (1.3) справедливо при совпадающих направлениях ЭДС £ в тока I, а выражение (l. - при совпадающих ваправлениях наиряжения U и тока /, что и следует учитывать при нанесе1шн на схеме стрелок, указывающих положительные нанравления в случае использования закона Ома.

Согнасно первому закощг Кирхгофа алгебраическая сумма токов ветвей, соединенных в любой узловой точке электрической цепи, равна нулю, т. е.

S/ = 0. (1.5)

Со знаком -(- в уравнение следует включать токи, положительные направления которых обращешл к узлу, со знаком - - положительные направления которых обращены от узла (можно и наоборот). Например, для узла А (рис. 1.2) 1,+T2 + 1-U-Is = 0.

Согласно второму закону Кирхгофа в любом замшутом контуре электрической цепи алгебранчесжая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на всех резистивных элементах контура, т. е.

j:E=ur. (1.6)

Рис, 12 К первого закона Кирхгофа

Часто в электрических цепях встречаются злиенты, между выводами которых имеются те или ийые напряжения и (например, напряжение сети, напряжение, снимаемое с делителя напряжения, и т. д.).

Учитывая эю, вместо (1.6) удобнее использовать следующую форму записи второго закона Кирхгофа:

ZE = X/r +ха

(1.7)

При этом ЭДС, напряжения и токи, положительные направления которых совпадают с направлением обхода контура при составлении уравнения (1.7). следует включать в уравнение со знаком + , а тс, положительвые направления которых не совпадают с направлением обхода контура,-со знаком - (можно и наоборот).

При подстановке в уравнения (1.5)-(1.7) числовых значений ЭДС, напряжений и токов следует учитывать, что указанные величины могут быть как положительными, так и отрнпа-тельными, что повлияет па окончательные знаки перед ЭДС, напряжениями и токами.

Следует заметить, что уравнение (1.7) может быть применено и к такому контуру, который замкнут в геометрическом смысле. Это значит, что часть контура может проходить по стрелке, указывающей положительное направление напряжения между какими-либо точками. Таким образом, можно Bcei да записать уравнение для напряжения между двумя любыми точками электрической цепи.

При составлении уравнений по второму закону 1Снрхгофа следует включать в них либо ЭДС и падение напряжения во. внутренних сопротивлениях активных элементов, либо только их напряжепвя.

Например, для электрической цепи рис. 1.1, а по второму закону Кирхгофа можно написать

Е = /Го-(-/(г,+ + г,)

либо

0 = 1{Г1 + Гг + Гз)- и,.

Исключением является случай, когда уравнение составляется для контура, проходящего через активный элемент и стрелку, указывающую положительное направление напряжения этого же элемента. Только в этом стучае в уравнение войдут ЭДС,

Рис. 1.3. К пояснению второго закона Кирхгофа

падение напряжения во внутреннем сопротивлении и напряжение данного элемента. Так, для той же цепи рис. 1.1,а получим

Пример 1.1. В замкнутом контуре риа 1.3 £, = 100 В, = 50 В, и,=120 В, t/.j=80 В. Го,=Г(,=1 Ом, г,=9 Ом, i-j = 4 О4 г, = - 15 Ом, /, = 2 А, = 1 А. = 3 А.

Определить ток /, в ветви аже и напряжение U мсж,ту точками € а в.

Решение. Выбрав положительное направление тока 1 таким, как показано на рис 1.3, и обходя контур по часовой стрелке, на основании второго закона Кирхгофа получим

£i - Е, - /j (г, + Г01) - /з(г + Гог) + !г - + (7j.

После решения относительно тока /j и подстановки чнсловьгх значений найдем Гз = 5 А. Так как ток /3 > О, то он направлен, как показано на рис. 1.3.

При указанном на рнс 1 3 положительном натфавлении напряжения [/ по второму закону Кирхгофа для контура егдев полупи -Ei = -h(ri-t-oj)+ U2 + и . В результате вычнменнй HattwM и., - -125 В.

Поскольку и < О, то < Ф< и действнтелыюе направление напряжения между точками сие будет противоположным указашюму на рисунке.