Файл: Занятие 1. Вопрос. 1. Понятие электротехника. Физика, изучение физического мира.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 26
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Занятие №1.
Вопрос. №1. «Понятие электротехника».
1.Физика, изучение физического мира.
2. Строение атома, физическое обоснование электрического тока. 3. Выделение электрических явлений в отдельную область.
4. Электротехника раздел физики, описывающий электромагнитные силы.
Вопрос №2. «Разделы электротехники».
1.Понятия о разделах электротехники.
2.Определения электротехники.
Вопрос. №1. «Понятие электротехника».
Подпункт. 1.1. Физика, изучение физического мира.
Знать физику - означает уметь видеть в обычных вещах больше, чем остальные.
Знания в области физики позволяют лучше понимать законы природы, осознавать, как интересно всё на самом деле устроено в этом мире.
Физика делает окружающий мир многогранным, ярким и наполненным, а жизнь - насыщенной интересными открытиями.
Физика, от древнегреческого – природа. Область естествознания, наука о простейших и, вместе с тем, наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении. Законы физики лежат в основе всего естествознания.
Физика – наука о неживой природу.
Физика – наука о наиболее общих закономерностях, определяющих строение и развитие окружающего мира.
Задача физики – открывать и изучать законы, связывающие различные физические явления, происходящие в природе.
В четвертом веке до нашей эры Аристотель ввел понятие «Физика». По-гречески, «Физис» - природа. Михаил Васильевич Ломоносов в 18 веке издал первый в России учебник физики и ввел слово «Физика» в русский язык.
Термин «физика» впервые фигурирует в сочинениях одного из величайших мыслителей древности – Аристотеля, 4 век до нашей эры.
Первоначально термины «физика» и «философия» были синонимами, так как в основе обеих дисциплин лежало стремление объяснить законы функционирования Вселенной. Однако в результате научной революции 16 века физика развилась в самостоятельную научную отрасль.
В современном мире значение физики чрезвычайно велико. Всё то, чем отличается современное общество от общества прошлых веков, появилось в результате применения на практике физических открытий.
Так, исследования в области электромагнетизма привели к появлению телефонов и позже мобильных телефонов. Открытия в термодинамике позволили создать автомобиль.
Развитие электроники привело к появлению компьютеров. Развитие фотоники способно дать возможность создать принципиально новые, фотонные компьютеры и другую фотонную технику, которые сменят существующую электронную технику.
Развитие газодинамики привело к появлению самолётов и вертолётов.
Предмет физики.
Физика – это наука о природе в самом общем смысле этого слова. Предмет изучения физики составляет материя в виде вещества и полей, наиболее общие формы её движения, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи.
Как изучают физические явления?
Наблюдения желательно проводить не один раз, чтобы получить наиболее полную картину. Опыты проводят с определенной целью по заранее обдуманному плану. Во время опытов проводят измерения.
Физика тесно связана с математикой. Математика представляет аппарат, с помощью которого физические законы могут быть точно сформулированы.
Физические теории почти всегда формулируются в виде математических уравнений, причём используются более сложные разделы математики, чем обычно в других науках.
И наоборот, развитие многих областей математики стимулировалось потребностями физической науки.
Физика - естественная наука.
В её основе лежит экспериментальное исследование явлений природы, а её задача - формулировка законов, которыми объясняются эти явления. Физика сосредоточена на изучении фундаментальных и простейших явлений, а также отвечает на простейшие вопросы: из чего состоит материя, каким образом частицы материи взаимодействуют между собой, по каким правилам и законам осуществляется движение частиц и так далее.
В основе физических исследований лежат наблюдения. Данные наблюдения позволяют формулировать гипотезы. Гипотезы проверяются с помощью продуманного эксперимента. Анализ данных, совокупности экспериментов, позволяет выявить и сформулировать закономерность. Анализируя закономерности и параметры, физики строят физические теории, которые позволяют объяснить изучаемые явления на основе представлений о строении тел и веществ и взаимодействие между их составными частями.
Подпункт 1.2. Строение атома, физическое обоснование электрического тока.
Атом, от греческого atomos – неделимый, – одноядерная, неделимая химическим путём частица химического элемента, носитель свойства вещества.
Вещества состоят из атомов. Сам атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженного электронного облака. В целом атом электронейтрален. Учитывая, что из 2000 испущенных альфа частиц, только одна отбрасывалась назад, Резерфорд сделал вывод.
-
Положительный заряд в атоме занимает небольшое пространство. -
Электроны вращаются на некотором расстоянии.
Размер ядра от 10000 до 100000 раз меньше размера атома. Данная модель строения атома называется планетарной. Заряд ядра по величине равен заряду всех электронов, поэтому атом нейтрален.
Размер атома полностью определяется размером его электронного облака, поскольку размер ядра ничтожно мал по сравнению с размером электронного облака. Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтронов, которые не несут на себе заряда. Протоны и нейтроны называют нуклонами.
Таким образом, заряд ядра определяется только количеством протонов и равен порядковому номеру элемента в таблице Менделеева.
Положительный заряд ядра компенсируется отрицательно заряженными электронами, которые формируют электронное облако.
Количество электронов равно количеству протонов.
Массы протонов и нейтронов равны.
Масса атома определяется массой его ядра. Поскольку масса электрона примерно в 1850 раз меньше массы протона и нейтрона, в расчётах она редко учитывается.
Поскольку в ядре атома сосредоточена практически вся масса, но его размеры ничтожно малы по сравнению с общим объёмом атома, то ядро условно принимается материальной точкой покоящейся в центре атома, а сам атом рассматривается как система электронов.
Подпункт №1.2.1. Физическое обоснование электрического тока.
Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Различают ток проводимости и конвекционный ток.
Ток проводимости возникает в проводящих телах.
В металлах он создаётся электронами, в полупроводниках – электронами и дырками, в электролитах – ионами, в ионизированном газе – электронами и ионами.
Конвекционный ток – это конвекционный перенос электрических ток имеет место зарядов, обусловленный движением заряженного макроскопического тела. С точки зрения электронной теории, любой ток обусловлен конвекцией, то есть перемещением заряженных микрочастиц: электронов, ионов и других.
Конвекционный ток имеет место при движении пучка электронов в вакууме, например, в электронно-лучевых трубках, кинескопах, электронных лампах.
Рассмотрим электрический ток в металлических проводниках, создаваемый свободными электронами.
В отсутствие электрического поля электроны совершают беспорядочное движение и через поперечное сечение металлического проводника результирующий перенос заряда равен нулю.
При наличии внутри проводника электрического поля на беспорядочное движение электронов накладывается их направленное движение.
В результате, через поперечное сечение металлического провода будет происходить перенос электрического заряда и возникает электрический ток.
Если количество заряда, переносимое через поперечное сечение проводника, не изменяется во времени, то в проводнике идёт постоянный электрический ток.
Подпункт №1.3. Выделение электрических явлений в отдельную область.
Наука об электрических явлениях зародилась ещё до нашей эры, начавшись с наблюдения за электрическими свойствами янтаря. В отличие от механики – науки о движении, давлении, равновесии, Наука об электричестве до VI века так и оставалась в зачаточном «янтарном» состоянии.
Большой шаг вперёд в изучении электрических явлений после древних греков сделал английский врач Уильям Гильберт. Он установил, что свойство притягивать лёгкие предметы после натирания, кроме янтаря, приобретает также и алмаз, сапфир, аметист, горный хрусталь, сера, смола и некоторые другие тела.
Гильберт их назвал «электрическими», то есть «подобными янтарю».
Все прочие тела, в первую очередь металлы, которые не обнаруживали таких свойств, он назвал «неэлектрическими».
Так в науку вошёл термин «электричество», и было положено начало систематическому изучению электрических явлений.
Следующий шаг в изучении электрических явлений был сделан бургомистром немецкого города Магдебурга Отто фон Герике.
Он сконструировал первую электрическую машину, представляющую собой большой шар из серы, вращающийся на железной оси.
При натирании шара ладонью он сильно электризовался и мог электризовать другие тела.
Используя свою машину, Герике впервые наблюдал отталкивание наэлектризованных тел и слышал треск электрических искр.
С начала 18 века электрическими экспериментами увлекаются члены Лондонского Королевского научного общества.
Они наблюдают электрическое притяжение не только в воздухе, но и в вакууме, изучают возникновение электрических искр, открывают явление электропроводности и указывают, что для сохранения заряда тела оно должно быть изолировано от других тел.
В 1733 году француз Шардь Дюфэ впервые устанавливает существование двух родов зарядов – положительного и отрицательного. Прежде, заряды тел считали отличающимися лишь по величине.
Подпункт № 4. Электротехника раздел физики, описывающий электромагнитные силы.
В макроскопическом мире всё разнообразие встречающихся сил, кроме сил тяготения, представляет собой проявление электромагнитных взаимодействий.
Например, силы упругости, позволяющие телам сохранять свою форму и размеры, представляющие изменению объёма жидкостей и газов; силы трения, тормозящие движение твёрдых тел, жидкостей и газов; и даже силы наших мышц – всё это силы имеют общую природу, общее происхождение.
Электромагнитные силы - самые распространенные в природе.
Если бы на мгновение прекратилось действие электромагнитных сил, то сразу исчезла бы жизнь.
Электромагнитные силы позволяют нам видеть друг друга, ибо свет – это тоже проявление электромагнитных взаимодействий.
Электромагнитные силы – это силы, которые проявляются при электромагнитном взаимодействии.
Действия электромагнитных сил подчинены фундаментальным законам взаимодействия электрически заряженных тел и частиц.
Электромагнитные силы обусловлены взаимодействием между элементарными частицами, несущими электрические заряды.
При одинаковых знаках заряда частицы отталкиваются, а при разных – притягиваются.
Отсутствие заряда у частицы, нейтрона, например, означает, что подобных взаимодействий она не обнаруживает.
Существование зарядов двух знаков выражает то, что электромагнитное взаимодействие проявляется в виде притяжения и в виде отталкивания. Когда говорят, что электроны и протоны заряжены, это означает, что они, способны к взаимодействиям определенного типа.
Закон Кулона.
В 1785 году французский ученый Шарль Кулон измерил силу электромагнитного взаимодействия и установил закон электромагнитного взаимодействия точечных зарядов.
Электромагнитное взаимодействие осуществляется посредством электромагнитного поля.
Вопрос №2. «Разделы электротехники».
Подпункт № 2.1. Понятия о разделах электротехники.