М.: 2014.- 896 с.

В книге приводятся основные понятия об элементах электрических и магнитных цепей. Объясняются физические процессы, происходящие в этих цепях. Излагается методика их расчета. Книга содержит основные сведения об электростатике и электромагнитной индукции, о действиях электрического тока, постоянном и переменном токе, об электрохимии. Материал изложен простым и доступным языком с использованием лишь простейшего математического аппарата. Книга содержит свыше 1000 рисунков, 340 числовых примеров для расчетов, 1200 задач и 1000 вопросов для самопроверки. Рекомендуется школьникам старших классов, студентам и преподавателям средних и высших учебных заведений, слушателям курсов повышения квалификации, а также для самостоятельного изучения.

Формат: pdf

Размер: 18 Мб

Смотреть, скачать: drive.google

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие 11
1 Введение в электротехнику 12
Понятие о веществе 13
Понятие об атоме 14
Несколько поучительных чисел 16
Электрический заряд 17
Опыт 18
Проводники и изоляторы 20
Вопросы для самопроверки 21
Задачи 25
2. Электрический ток 26
Понятие об электрическом токе 27
Электрическая цепь 28
Сила электрического тока 31
Единица силы тока 32
Измерение силы тока 33
Виды электрического тока 34
Применение постоянного и переменного тока 38
Действия электрического тока 39
Вопросы для самопроверки 43
Задачи 49
3. Электрическое сопротивление 50
Понятие об электрическом сопротивлении 51
Единица электрического сопротивления 51
Зависимость сопротивления от размеров проводника 52
Расчет сопротивления проводника 56
Зависимость сопротивления от температуры 58
Электрическая проводимость 62
Удельная проводимость 62
Вопросы для самопроверки 63
Задачи 69
4. Электрическое напряжение 73
Определение электрического напряжения 74
Единица электрического напряжения 74
Источники постоянного напряжения 75
Классификация напряжений 78
Измерение электрического напряжения 78
Вопросы для самопроверки 79
5. Закон Ома 82
Связь между силой тока, напряжением и сопротивлением 83
Закон Ома 83
Опыт 84
Измерение нагрузки при помощи вольтметра и амперметра 86
Вопросы для самопроверки 86
Задачи 89
6. Электрическая энергия и мощность 91
Электрическая мощность 93
Измерение мощности при помощи вольтметра и амперметра 98
Расчет электроэнергии, израсходованной потребителем 99
Стоимость электроэнергии 100
Вопросы для самопроверки 101
Задачи 104
7. Параллельное соединение сопротивлений 109
Что такое параллельное соединение? 110
Закон токов Кирхгофа (закон узлов) 111
Расчет токов в ветвях и суммарной силы тока 115
Полное сопротивление цепи, состоящей из потребителей, соединенных параллельно 116
Два различных резистора, соединенных параллельно 118
Равные сопротивления, соединенные параллельно 119
Суммарная мощность потребителей, соединенных параллельно 120
Суммарная энергия потребителей, соединенных параллельно 121
Вопросы для самопроверки 122
Задачи 127
8. Последовательное соединение сопротивлений 139
Последовательное соединение. Что это? 140
Сопротивление последовательной цепи 141
Расчет силы тока в последовательной цепи 142
Падение напряжения 142
Второй закон Кирхгофа (закон падений напряжения) 147
Электродвижущая сила (ЭДС) 149
Мощность в последовательной цепи 153
Применение последовательного соединения 153
Вопросы для самопроверки 156
Задачи 162
9. Смешанное соединение сопротивлений 181
Сущность смешанного соединения 182
Расчет общего сопротивления смешанной цепи 182
Расчет силы токов, падений напряжения и мощностей в смешанной цепи 186
Группы потребителей в сети 190
Делители напряжения 192
Расширение предела измерения амперметра 196
Расширение предела измерения вольтметра 199
Мост Уитстона 201
Вопросы для самопроверки 203
Задачи 216
10. Соединение источников напряжения 251
Сопротивление отдельного аккумулятора в электрической цепи 252
Емкость аккумулятора 253
Последовательное соединение аккумуляторов - последовательные батареи 254
ЭДС последовательной батареи аккумуляторов 255
Внутреннее сопротивление последовательной батареи аккумуляторов 256
Емкость последовательной батареи 257
Параллельное соединение аккумуляторов - параллельные батареи 258
ЭДС параллельной батареи 259
Внутреннее сопротивление параллельной батареи 259
Емкость параллельной батареи 260
Смешанное соединение аккумуляторов - смешанные батареи 261
Соединение аккумуляторов для получения максимального тока 263
Цепи с несколькими источниками напряжения 264
Вопросы для самопроверки 273
Задачи 280
11. Преобразование энергии 299
Механическая работа, энергия и мощность 300
Преобразование электрической энергии в механическую энергию 303
Потери, коэффициент полезного действия 304
Тепловая энергия 307
Преобразование электрической энергии в тепловую 309
Короткое замыкание 315
Вопросы для самопроверки 318
Задачи 323
12. Магнетизм 329
Магнитное притяжение 330
Ферромагнитные вещества 330
Магнитные полюса 330
Естественные и искусственные магниты 331
Взаимодействие между магнитными полюсами 333
Магнитное поле 334
Дополнительные свойства магнитов 336
Вопросы для самопроверки 341
13. Магнитное поле, электромагнит 344
Магнитное поле проводника с током 345
Магнитное поле катушки с током 348
Магнитодвижущая сила и напряженность магнитного поля 350
Электромагнит 352
Вопросы для самопроверки 356
Задачи 362
14. Магнитные цепи 363
Магнитный поток и плотность магнитного потока 364
Магнитная проницаемость 365
Магнитная проницаемость ферромагнитных материалов 368
Петля намагничивания 371
Гистерезис 374
Магнитная цепь 375
Зависимость магнитного сопротивления от материала сердечника и его размеров 376
Формула Гопкинсона для магнитной цепи 379
Последовательная магнитная цепь 380
Закон Кирхгофа для последовательной магнитной цепи 382
Параллельная магнитная цепь 382
Вопросы для самопроверки 383
Задачи 389
15. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле 397
Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле 398
Определение величины силы 399
Момент, действующий на виток с током в магнитном поле 401
Принцип действия амперметра с подвижной катушкой 405
Принцип действия двигателя постоянного тока 408
Сила, действующая между двумя параллельными проводниками стоком 411
Подъемная сила электромагнита 414
Вопросы для самопроверки 415
Задачи 422
16. Электромагнитная индукция 425
Создание индуктированной ЭДС 426
Направление индуктированной ЭДС 426
Закон Ленца 428
Величина индуктированной ЭДС в проводе, движущемся в магнитном поле 428
Виток, вращающийся в магнитном поле 429
Принцип действия генератора 431
ЭДС, индуктированная в проводнике вследствие изменения магнитного потока 435
Самоиндукция 438
Дроссель 439
Коэффициент самоиндукции (индуктивность) 440
Определение потока в катушке 441
Индуктивность дросселей, соединенных последовательно 442
Взаимоиндукция 442
Коэффициент взаимоиндукции (взаимоиндуктивность) 442
Трансформатор 444
Искровой индуктор 448
Вихревые токи 449
Вопросы для самопроверки 451
Задачи 459
17. Электростатика 466
Методы зарядки неподвижными зарядами 467
Зарядка металлического тела 470
Электростатическое поле 473
Электрический поток и его плотность 476
Диэлектрическая проницаемость 478
Диэлектрическая прочность 480
Вопросы для самопроверки 481
Задачи 487
18. Конденсаторы 490
Емкость 491
Поведение конденсатора в цепи постоянного тока 493
Соединение конденсаторов 501
Виды применяемых конденсаторов 506
Вопросы для самопроверки 511
Задачи 524
19. Сущность переменного тока 541
Характеристика ЭДС, индуктируемой в витке, который вращается в однородном магнитном поле 542
Значения переменного напряжения и тока 548
Фаза 554
Построение векторных диаграмм 555
Основные действия переменного тока 558
Преимущества и недостатки переменного тока 559
Вопросы для самопроверки 559
Задачи 566
20. Резистор, соленоид и конденсатор в цепи переменного тока 574
Резистор в цепи переменного тока 575
Соленоид в цепи переменного тока 577
Конденсатор в цепи переменного тока 585
Вопросы для самопроверки 589
Задачи 599
21. Последовательные цепи переменного тока 606
Последовательные цепи, состоящие из резистора и соленоида (RL) 607
Последовательная цепь, состоящая из резистора и конденсатора (RC) 627
Последовательная цепь, содержащая соленоид и конденсатор (LC) 637
Сила тока в последовательной цепи (LC) 641
Последовательная цепь, содержащая резистор, соленоид и конденсатор (RLC) 644
Вопросы для самопроверки 655
Задачи 673
22. Параллельные цепи переменного тока 696
Цепь, содержащая резистор и соленоид (RL) 697
Параллельные цепи, содержащие резистор и конденсатор (RC) 703
Параллельная цепь, состоящая из соленоида и конденсатора (LC) 708
Параллельная цепь, состоящая из резистора, соленоида и конденсатора (RLC) 714
Вопросы для проверки 722
Задачи 734
23. Смешанные цепи переменного тока 743
Полные сопротивления 744
Улучшение коэффициента мощности 747
Вопросы для самопроверки 755
Задачи 756
24. Трехфазная система токов 770
Генератор трехфазного тока 771
Трехфазная сеть, питающаяся от генератора с соединением в звезду 774
Трехфазная сеть, питающаяся от генератора с соединением в треугольник 782
Включение потребителей в трехфазную трехпроводную сеть 784
Несимметричная трехфазная сеть 787
Подключение трехфазных потребителей 789
Вопросы для самопроверки 790
Задачи 795
25. Основные сведения по электрохимии 811
Основные понятия 812
Электрохимические явления 815
Законы Фарадея 816
Первый закон Фарадея 817
Применения электролиза 819
Химические источники напряжения 821
Первичные элементы 823
Вторичные гальванические элементы (аккумуляторы) 828
Устройство свинцового аккумулятора 831
Вопросы для самопроверки 838
Задачи 849
26. Рациональные методы расчета сложных цепей 851
Метод контурных токов 853
Метод наложения (суперпозиции) 854
Метод эквивалентного генератора 856
Упрощение цепей путем преобразования соединения в звезду в соединение в треугольник и соединения в треугольник в соединение в звезду 860
Задачи 863
Ответы на вопросы 870
Ответы на задачи 875

Кузнецов М.И.

Основы электротехники. Учебное пособие. Изд. 10-е, перераб. "Высшая школа", 1970.

Книга содержит основные сведения по электростатике, о цепях постоянного тока, химических и тепловых действиях электрического тока, электро­магнетизме и электромагнитной индукции, однофазном и трехфазном токе, трансформаторах, асинхронных и синхронных двигателях, машинах постоянного тока, электроизмерительных приборах и аппаратуре управления.

По сравнению с предыдущим изданием (1964 г.) книга подверглась коренной переработке с учетом критических замечаний и рекомендаций, касающихся методики, стиля изложения и терминологии. Объем книги значительно сокращен, а изложение материала во многих местах сделано более доступным для понимания учащихся. Многие рисунки переделаны или заменены более доходчивыми.

Книга рекомендована в качестве учебного пособия для учащихся профессионально-технических училищ электрорадиотехнических специальностей и специальностей связи отделом учебников и учебно-наглядных пособий Государственного комитета Совета Министров СССР по профессионально-техническому образованию. Она может быть также рекомендована для повышения квалификации и самообразования рабочих.

ВВЕДЕНИЕ

Электротехникой называют науку о применении электрической энергии для практических целей.

Электрическая энергия занимает особое место среди различных видов энергии, известных в настоящее время. Особенность электрической энергии заключается прежде всего в том, что ее можно сравнительно легко преобразовать в другие виды энергии и наоборот.

При помощи достаточно простых и экономически выгодных устройств электрическую энергию можно очень быстро и в любом количестве передать на значительные расстояния и легко распределить между отдельными потребителями.

Широкое внедрение электрической энергии в промышленность, сельское хозяйство, транспорт и быт носит название электрификации.

В дореволюционной России мощность всех электростанций составляла лишь 1,1 млн. квт-ч в 1913 г., а годовая выработка электроэнергии- 1,9 млрд. квт-ч. По производству электрической энергии царская Россия стояла на одном из самых последних мест, уступая даже такой маленькой стране, как Швейцария.

После Великой Октябрьской социалистической революции Коммунистическая партия поставила задачу - превратить Россию из отсталой аграрной страны в передовую индустриальную державу. Роль электрификации как основы технического прогресса и создания мощных производительных сил нового бесклассового общества гениально выражена в ленинской формуле "Коммунизм - это есть Советская власть плюс электрификация всей страны".

В 1918 г. началось строительство Шатурской районной электростанции на торфе, а в 1919 г. было начато сооружение Каширской районной электростанции на подмосковном угле.

По предложению В. И. Ленина, уже в 1920 г. был принят знаменитый план электрификации России (ГОЭЛРО), в котором предусматривалось в течение 10-15 лет построить 30 электростанций общей мощностью 1,5 млн. кет. В то время В. И. Ленин писал: «... если Россия покроется густою сетью электрических станций и мощных технических оборудований, то наше коммунистическое хозяйственное строительство станет образцом для грядущей социалистической Европы и Азии».

По основным показателям план ГОЭЛРО был выполнен в 1931 г., а в 1935 г. он был перевыполнен почти в три раза.

В годы довоенных пятилеток советский народ, руководимый Коммунистической партией, продолжал вести борьбу за дальнейшее развитие электрификации страны. Были построены десятки мощных тепло- и гидроэлектрических станций, проведены тысячи километров линий электропередачи высокого напряжения, созданы заводы по производству электрооборудования. Вступили в строй Днепровская, Свирская, Угличская гидростанции, Дубровская, Штеровская, Зуевская и другие тепловые электростанции.

Война, затеянная гитлеровской Германией против Советского Союза, не могла остановить развитие электрификации нашей страны. В трудных военных условиях продолжалось строительство электростанций. За годы войны мощность электростанций Урала выросла более чем в два раза, Кузбасса - в 1,7 раза, Караганды-в 4,1 раза, Узбекистана - в 1,9 раза.

Электрификация Советской страны исключительно быстро развивалась в послевоенный период.

В годы пятой пятилетки вступили в строй мощные гидроэлектростанции, оборудованные по последнему слову техники: Цимлянская, Гюмушская, Верхне-Свирская, Мингечаурская, первые очереди Камской, Каховской, Нарвской, Княжегубской и др. В это же время пущены крупные тепловые электростанции: Мироновская, Славянская, Южно-Кузбасская, первая очередь Черепетской и ряд других. На востоке СССР пущены Усть-Каменогорская, Ангарская и Бухтарминская гидроэлектростанции.

В результате широкого строительства электростанций Советский Союз по выработке электроэнергии занимает второе место в мире после США. Энергетика Советского Союза росла не только количественно, но и развивалась качественно. На тепловых электростанциях внедряются турбины и котлы с более высокими температурами и давлениями пара. Построены крупнейшие в мире гидроагрегаты единичной мощностью 105 тыс. кет и турбогенераторы мощностью 300 тыс. кет.

Производство электрической энергии в млрд. киловатт-часов в нашей стране может быть представлено следующей таблицей:

1913 г. - 1,9 1958 г. - 235

1928 г. - 5,0 1965 г. - 507

1940 г. - 48,3 1966 г. - 550

1945 г. - 43,3 1967 г. - 589

Общая мощность электрических станций СССР к концу 1966 г. достигла 120 млрд. кет.

XXIII съезд КПСС в Директивах по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1966-1970 гг. предусмотрел рост производства электроэнергии до 830-850 миллиардов киловатт-часов в 1970 г.

Главным направлением в развитии энергетики за период с 1966 по 1970 г. будет строительство крупных тепловых и гидроэлектростанций. Войдут в строй несколько десятков крупных тепловых электростанций; будут строиться такие гиганты, как Рефтииская на Урале и Углегорская на Украине. Будет завершено строительство каскадов гидроэлектростанций на Волге, Каме и Днепре. В Сибири закончится строительство самой крупной в мире Красноярской ГЭС. Ее проектная мощность - 5 млн. кет.

Дальнейшее развитие получит также строительство атомных электростанций.

Единая энергосистема европейской части страны объединяет около 600 электростанций общей мощностью 65 млн. кет. За пятилетие (1966-1970 гг.) предусматривается завершить создание единой энергетической системы европейской части СССР, начать строительство линий электропередачи постоянного тока напряжением 1,5 млн. в для передачи электроэнергии из Сибири и Казахстана в Центральные районы и на Урал.

Электрическая энергия, вырабатываемая электростанциями, широко используется в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и в быту.

Для привода в движение станков, машин и различных механизмов на заводах и фабриках в настоящее время преимущественно пользуются удобными и экономичными электрическими двигателями.

В электрических печах плавят металл, получают сталь и различные сплавы.

Электрическая сварка и резка металлов получили огромное распространение.

С развитием электротехники появилась возможность применять в промышленности новые технологические процессы, осуществлять широкую автоматизацию производства, создавать новые высокопроизводительные машины.

Электричество приводит в движение электропоезда, трамваи и троллейбусы, поднимает тяжести, помогает находить руды, уголь и нефть в недрах Земли.

Внедрение электрической энергии в сельское хозяйство позволяет максимально механизировать большинство трудоемких работ, резко сократить сроки их выполнения и значительно увеличить выпуск сельскохозяйственной продукции.

Электрическая энергия широко применяется и в домашнем быту.

Благодаря электричеству стали возможны многие замечательные открытия нашего времени. Радиосвязь и радиолокация, проникновение в недра атома и разрушение его - все это производится при помощи электричества. Электричество позволяет нам слышать за многие тысячи километров, дает возможность видеть в полной темноте и на значительном расстоянии, открывает глазу работу внутренних органов человеческого тела и лечит болезни.

С электрическими явлениями люди были знакомы очень давно, но практическое использование этих явлений началось в начале XIX в. Большое количество открытий и изобретений в области электротехники было сделано учеными и изобретателями нашей страны. Первым из них нужно назвать основоположника русской науки М. В. Ломоносова. В середине XVIII в. им была создана теория атмосферного электричества. Ломоносов полагал, что существует связь между электрическими и световыми явлениями, что было позднее (через 100 лет) подтверждено Максвеллом.

В 1802 г. профессор физики В. В. Петров получил электрическую дугу и указал на возможность ее практического применения для освещения и плавки металлов. В 1832 г. русский изобретатель П. Л. Шиллинг осуществил первую в мире телеграфную связь при помощи стрелочного телеграфа, который в 1839 г. был заменен пишущим телеграфом, изобретенным русским академиком Б. С. Якоби (американец Морзе изобрел свой телеграфный аппарат в 1840 г. и применил его в 1844 г.).

Русский академик Э. X. Ленцустановил в области электромагнитной индукции закон, носящий его имя. Он также исследовал вопрос о тепловом действии электрического тока (закон Джоуля - Ленца).

В 1834 г. Б. С. Якоби изобрел и в 1838 г. построил первый электрический двигатель. В 1836 г. Б. С. Якоби разработал процесс гальванопластики. В 1872 г. профессор Московского университета А. Г. Столетов исследовал намагничивание железа, что дало возможность производить расчеты магнитных цепей электрических машин. В 1873 г. русский изобретатель А. Н. Лодыгин создал первую лампу накаливания сначала с угольной, а потом с металлической (вольфрамовой) нитью.

В 1876 г. П. Н. Яблочков изобрел электрическую «свечу». Это изобретение получило широкое распространение в ряде стран Европы и стало известно там под названием «русского света». Яблочковым разработаны конструкции генераторов переменного тока и изобретен трансформатор. Независимо от Яблочкова трансформатор, был сконструирован механиком Московского университета И. Ф. Усагиным. В 1875 г. русский инженер Ф. А. Пироцкий впервые осуществил передачу электрической энергии (6 л. с.) на расстояние (1 км), а в 1880 г. он построил и испытал первый в России трамвайный вагон с подвесным электродвигателем, питавшимся через рельсы и колеса.

Д. А. Лачинов (1842-1902), русский физик и электротехник, один из первых теоретически доказал возможность и целесообразность передачи электрической энергии на большие расстояния. В 1882 г. русский инженер Н. Н. Бенардос изобрел электрическую сварку с применением угольных электродов. В 1888 г. инженер М. О. Доливо-Добровольский изобрел систему трехфазного тока, в 1889 г. построил трехфазный трансформатор, а в 1891 г. - асинхронный электродвигатель.

В 1893 г. на Всемирной выставке в Париже Н. Г. Славянов получил золотую медаль за способ электросварки металлическим электродом. В 1895 г. А. С. Попов изобрел радиотелеграф.

Больших достижений в области электротехники добились иностранные ученые. Среди них необходимо отметить прежде всего Фарадея и Максвелла. Майкл Фарадей (1791-1867), английский ученый, установил законы электролиза, обнаружил вращение проводника с током вокруг полюса постоянного магнита, открыл явление электромагнитной индукции.

Джемс Кларк Максвелл (1831-1879), английский физик, основоположник теории электромагнитного поля, дал уравнения электромагнитного поля, теоретически доказал существование электромагнитных волн, электромагнитную природу и давление света.

В деле развития электротехники и ее практического применения большая роль принадлежит советским ученым: Г. М. Кржижановскому, М. А. Бонч-Бруевичу, С. И. Вавилову, А. Ф. Иоффе, М. А. Шателену, К. И. Шефнеру, Е. О. Патону, А. В. Винтеру и многим другим.

Развитие электротехники поставило в качестве одной из важнейших задач подготовку квалифицированных кадров электриков для различных отраслей народного хозяйства.

Профессия электрика увлекательна и интересна. Но чтобы стать передовым работником нашего социалистического хозяйства, электрик должен много и упорно учиться и непрерывно повышать уровень своих теоретических и практических знаний.

Другие книги схожей тематики:

В книге приводятся основные понятия об элементах электрических и магнитных цепей. Объясняются физические процессы, происходящие в этих цепях. Излагается методика их расчета. Книга содержит основные сведения об электростатике и электромагнитной индукции, о действиях электрического тока, постоянном и переменном токе, об электрохимии. Материал изложен простым и доступным языком с использованием лишь простейшего математического аппарата. Книга содержит свыше 1000 рисунков, 340 числовых примеров для расчетов, 1200 задач и 1000 вопросов для самопроверки. Рекомендуется школьникам старших классов, студентам и преподавателям средних и высших учебных заведений, слушателям курсов повышения квалификации, а также для самостоятельного изучения.

Произведение было опубликовано в 2014 году издательством ДМК-Пресс. На нашем сайте можно скачать книгу "Элементарная электротехника" в формате fb2, rtf, epub, pdf, txt или читать онлайн. Рейтинг книги составляет 3.13 из 5. Здесь так же можно перед прочтением обратиться к отзывам читателей, уже знакомых с книгой, и узнать их мнение. В интернет-магазине нашего партнера вы можете купить и прочитать книгу в бумажном варианте.