Електростатика. Електричний заряд. Закон Кулона. (Лекція 8) презентация

1. Значення фізичних знань з електро-магнетизму для майбутньої професійної діяльності інженера-будівельника Вивчення розділу “Електрика і магнетизм” у курсі фізики студентами вищих будівельних навчальних закладів спрямоване на подальше сприйняття і засвоєння основ електротехніки, електроніки, мікропроцесорної техніки, автоматизованих систем управління у будівництві тощо. Викладання цих дисциплін, окрім отримання студентами знань фундаментально-базового характеру, направлене на вивчення процесів, що відбуваються в електричних колах постійного і змінного струму та здійснення електричних вимірювань у них;

вивчення більшості електротехнічних пристроїв, таких як електротрансформатори, електричні апарати і машини постійного і змінного струму, електровимірювальні прилади та ознайомлення з характерними режимами їх роботи; вивчення напівпровідникових приладів та електронної схемотехніки, що є складовими різноманітних електронних пристроїв; вивчення систем автоматизованого контролю і алгоритмів управління процесами у виробничій та експлуатаційній сфері будівельної галузі; вивчення систем електроживлення виробничого, транспортного, монтажного і побутового призначення. вивчення більшості електротехнічних пристроїв, таких як електротрансформатори, електричні апарати і машини постійного і змінного струму, електровимірювальні прилади та ознайомлення з характерними режимами їх роботи; вивчення напівпровідникових приладів та електронної схемотехніки, що є складовими різноманітних електронних пристроїв; вивчення систем автоматизованого контролю і алгоритмів управління процесами у виробничій та експлуатаційній сфері будівельної галузі; вивчення систем електроживлення виробничого, транспортного, монтажного і побутового призначення.

Інженер-будівельних має розуміти особливості будови, принцип роботи і способи експлуатації електрообладнання будівельних машин та майданчиків, підприємств будівельної індустрії, інженерних систем будівель та питань електробезпеки. Окреслимо основні складові частини, елементи та види електрообладнання будівельних машин, майданчиків, підприємств і будівель, які є досить різноманітними за своїм призначенням і межами застосування: Інженер-будівельних має розуміти особливості будови, принцип роботи і способи експлуатації електрообладнання будівельних машин та майданчиків, підприємств будівельної індустрії, інженерних систем будівель та питань електробезпеки. Окреслимо основні складові частини, елементи та види електрообладнання будівельних машин, майданчиків, підприємств і будівель, які є досить різноманітними за своїм призначенням і межами застосування:

вимірювання фізичних величин з високою точ-ністю у ручному і автоматичному режимах забез-печують електровимірювальні прилади (ампер-метри, вольтметри, ватметри, омметри, електро-лічильники тощо), вимірювальні перетворювачі (шунти, дільники напруги, вимірювальні транс-форматори, терморезистори, термопари, тензоре-зистори, ємнісні й індуктивні перетворювачі та ін.), електровимірювальні установки та вимі-рювальні інформаційні системи; вимірювання фізичних величин з високою точ-ністю у ручному і автоматичному режимах забез-печують електровимірювальні прилади (ампер-метри, вольтметри, ватметри, омметри, електро-лічильники тощо), вимірювальні перетворювачі (шунти, дільники напруги, вимірювальні транс-форматори, терморезистори, термопари, тензоре-зистори, ємнісні й індуктивні перетворювачі та ін.), електровимірювальні установки та вимі-рювальні інформаційні системи;

для перетворення електричної енергії одного класу напруги або струму на інший клас напруги або струму використовують трансформатори, для взаємоперетворення механічної та електричної енергії – електричні машини (генератори та електродвигуни); для перетворення електричної енергії одного класу напруги або струму на інший клас напруги або струму використовують трансформатори, для взаємоперетворення механічної та електричної енергії – електричні машини (генератори та електродвигуни);

засобами автоматизації і контролю виробни-чих процесів виступають напівпровідникові прила-ди, які мають широке застосування у різних пристроях, зокрема в системах керування електроприводами будівельних машин і механізмів (регулювання швидкості у димососах котелень, ліфтах, підйомних і транспортних механізмах тощо). До напівпровідникових приладів відно-сяться напівпровідникові діоди, тиристори і транзистори, що застосовуються у випрямлячах, підсилювачах, інверторах, згладжуючи фільтрах, електричних приводах; засобами автоматизації і контролю виробни-чих процесів виступають напівпровідникові прила-ди, які мають широке застосування у різних пристроях, зокрема в системах керування електроприводами будівельних машин і механізмів (регулювання швидкості у димососах котелень, ліфтах, підйомних і транспортних механізмах тощо). До напівпровідникових приладів відно-сяться напівпровідникові діоди, тиристори і транзистори, що застосовуються у випрямлячах, підсилювачах, інверторах, згладжуючи фільтрах, електричних приводах;

ручне або автоматичне зварювання контактним або електродуговим методом у повітряному чи інертногазовому середовищах забезпечує електрообладнання зварювальних установок; ручне або автоматичне зварювання контактним або електродуговим методом у повітряному чи інертногазовому середовищах забезпечує електрообладнання зварювальних установок;

у будівництві та на підприємствах будівельної індустрії найбільш часто використовують вантажопідйомні машини, до яких відносяться стрілові, баштові, козлові, мостові й інші види кранів, а також підйомники різного призначення; у будівництві та на підприємствах будівельної індустрії найбільш часто використовують вантажопідйомні машини, до яких відносяться стрілові, баштові, козлові, мостові й інші види кранів, а також підйомники різного призначення;

серед електричних ручних машин, що використовуються у будівництві розрізняють свердлильні, шліфувальні машини, машини для розпилювання деревини, гайко- та шуруповерти, машини ударної дії, вібратори; серед електричних ручних машин, що використовуються у будівництві розрізняють свердлильні, шліфувальні машини, машини для розпилювання деревини, гайко- та шуруповерти, машини ударної дії, вібратори;

при виготовленні залізобетонних виробів важливе місце займають електропрогрів бетону і ґрунту електродним, індукційним, інфрачервоним або непрямим методами теплової обробки та метод електропропарювання; при виготовленні залізобетонних виробів важливе місце займають електропрогрів бетону і ґрунту електродним, індукційним, інфрачервоним або непрямим методами теплової обробки та метод електропропарювання;

електроосвітлювальні установки (лампи розжарювання, газорозрядні, люмінесцентні та ртутні лампи, освітлювальна арматура, світильники) забезпечують організацію електричного освітлення на будівельному майданчику та відіграють істотне значення при виконанні будівельно-монтажних робіт, особливо в осінньо-зимовий період та нічний час; електроосвітлювальні установки (лампи розжарювання, газорозрядні, люмінесцентні та ртутні лампи, освітлювальна арматура, світильники) забезпечують організацію електричного освітлення на будівельному майданчику та відіграють істотне значення при виконанні будівельно-монтажних робіт, особливо в осінньо-зимовий період та нічний час;

ефективна експлуатація промислово-житлових об’єктів забезпечується електрообладнанням інженерних систем будівель. Сучасні житлові, громадські та промислові будинки насичені такими основними компонентами інженерних систем будинків як електро-, тепло- і водопостачання, водопідготовка, каналізація, вентиляція, кліматичне обладнання, установки кондиціювання, електрообігрівання, охоронно-пожежні системи, установки очистка стоків, іонізація та очистка повітря, освітлення тощо;

найсучаснішими системами устаткування приватного житла є системи типу “розумний будинок”, які передбачають системи утримання будинку за допомогою програмовано-автоматизованих систем керування освітленням, опаленням, кондиціюванням, вентиляцією, водопостачанням холодної та гарячої води, водовідведенням, охоронними і протипожежними комплексами у раціонально-економних режимах. найсучаснішими системами устаткування приватного житла є системи типу “розумний будинок”, які передбачають системи утримання будинку за допомогою програмовано-автоматизованих систем керування освітленням, опаленням, кондиціюванням, вентиляцією, водопостачанням холодної та гарячої води, водовідведенням, охоронними і протипожежними комплексами у раціонально-економних режимах.

За такої електрифікації усіх сфер будівельної індустрії, виробничо-монтажні та експлуатаційні процеси у будівництві мають бути забезпечені великим ступенем електробезпеки. Практичне вирішення цього завдання забезпечується технічними способами і засобами (захисне заземлення, вирівнювання потенціалів, ізоляція струмоведучих частин, попереджуюча сигналізація, блокування, знаки безпеки, засоби захисту тощо). Освоєння застосування усього різноманіття будівельного обладнання і техніки є необхідною умовою успішної професіональної діяльності інженера будівельної галузі. За такої електрифікації усіх сфер будівельної індустрії, виробничо-монтажні та експлуатаційні процеси у будівництві мають бути забезпечені великим ступенем електробезпеки. Практичне вирішення цього завдання забезпечується технічними способами і засобами (захисне заземлення, вирівнювання потенціалів, ізоляція струмоведучих частин, попереджуюча сигналізація, блокування, знаки безпеки, засоби захисту тощо). Освоєння застосування усього різноманіття будівельного обладнання і техніки є необхідною умовою успішної професіональної діяльності інженера будівельної галузі.

2. Електричний заряд. Закон Кулона

Експериментально встановлено, що в природі існує всього два види електричних зарядів – позитивні та негативні. Експериментально встановлено, що в природі існує всього два види електричних зарядів – позитивні та негативні.

Величина найменшого елементарного заряду |qe|=|qp|=1,6·10-19Кл встановлена дослідами Р. Міллікеном. Величина найменшого елементарного заряду |qe|=|qp|=1,6·10-19Кл встановлена дослідами Р. Міллікеном. Одиниця електричного заряду в СІ – кулон, 1 Кл=1А·1с.

3. Електричне поле. Напруженість електростатичного поля, принцип суперпозиції електростатичних полів

Напруженість електростатичного поля – векторна фізична величина, що є силовою характеристикою електричного поля, чисельно рівна силі, з якою електричне поле у даній точці простору діє на одиничний позитивний пробний заряд:

4. Потік вектора напруженості електро-статичного поля

5. Теорема Гауса. Електричне поле заряд-жених нескінченних нитки та площини

6. Потенціал електростатичного поля. Різниця потенціалів

7. Циркуляція напруженості електро-статичного поля

8. Зв’язок напруженості з потенціалом