Электрические цепи — что это?

Содержание
  1. Электрические цепи. Виды и составные части. Режимы работы
  2. Виды и составные части
  3. Внутренние и внешние электрические цепи
  4. Напряжение в цепи может быть, как постоянным, так и переменным, в зависимости от свойств источника питания. По этому признаку в электротехнике электрические цепи разделяют на контуры цепей. Такое объяснение вида цепи упрощенное, так как закон изменения движения электронов намного сложнее
  5. Практически в расчетах цепей применяют два класса источников питания:
  6. Выключатель
  7. Проводники
  8. Потребители
  9. В электронике существует множество разнообразных потребителей, которые можно разделить на классы:
  10. Режимы электрической цепи
  11. Холостой ход
  12. Короткое замыкание
  13. Номинальный режим
  14. Согласованный режим
  15. Они применяются в сложных устройствах для проверки работоспособности:
  16. Похожие темы:
  17. ������������� ���� � �� ��������
  18. Электрические цепи — что это?
  19. Электрическая цепь: сущность и виды
  20. Внешние и внутренние электрические цепи
  21. Компоненты электрической цепи
  22. Законы, которые действуют в электрических цепях
  23. Электрические цепи для чайников: определения, элементы, обозначения
  24. Электрические цепи
  25. Элементы электрических цепей
  26. Классификация электрических цепей
  27. Расчет электрических цепей
  28. Электрическая цепь: схема, ее элементы и их обозначения элементов
  29. Что называется электрической цепью
  30. Виды электрический цепи
  31. Нелинейные и линейные
  32. Разветвленные и неразветвленные
  33. Внутренние и внешние
  34. Активные и пассивные
  35. Из каких элементов состоит электрическая цепь
  36. Схема электрической цепи

Электрические цепи. Виды и составные части. Режимы работы

Электрические цепи - что это?

Различные элементы, соединенные проводниками электрического тока между собой, образуют электрические цепи. Перечень компонентов цепи может быть довольно большим. Существуют разные виды элементов цепи электрического тока: пассивные и активные, линейные и нелинейные и много других. Всю классификацию перечислить очень трудно.

Виды и составные части

Для работы цепи необходимо наличие соединительных проводников, потребителей, источника питания, выключателя. Контур цепи должен быть замкнут. Это является обязательным условием работы электрической цепи. Иначе ток в цепи протекать не будет.

Не все контуры считаются электрическими цепями. Например, контуры зануления или заземления ими не признаются, так как в обычном режиме в них нет тока. Однако, по принципу действия они также являются электрическими цепями, так как в аварийных случаях в них протекает ток.

Контур заземления и зануления замыкается с помощью грунта.

Внутренние и внешние электрические цепи

Для создания упорядоченного движения электронов, нужно наличие разности потенциалов между каким-либо участком цепи. Это обеспечивается при подключении напряжения в виде источника питания.

Он называется внутренней электрической цепью. Остальные компоненты цепи образуют внешнюю цепь.

Для задания движения зарядов в источнике питания против направления поля требуется приложить сторонние силы.

Напряжение в цепи может быть, как постоянным, так и переменным, в зависимости от свойств источника питания. По этому признаку в электротехнике электрические цепи разделяют на контуры цепей. Такое объяснение вида цепи упрощенное, так как закон изменения движения электронов намного сложнее

Кроме упорядоченного движения, электроны задействованы в хаотичном тепловом движении. Чем выше температура материала, тем больше скорость хаотичного движения носителей заряда. Однако, такой вид движения не участвует в создании электрического тока.

От источника питания зависит и род тока, то есть свойства внешней цепи. Батарея элементов выдает постоянное напряжение, а разные обмотки генераторов или трансформаторов выдают переменное напряжение. Это зависит от внутренних процессов в источнике питания.

Внешние силы, создающие движение электронов, называются электродвижущими силами, которые характеризуются работой, выполненной источником для перемещения единицы заряда, измеряется в вольтах.

Практически в расчетах цепей применяют два класса источников питания:

  1. Источники напряжения.
  2. Источники тока.

В реальности такие идеальные источники не существуют, но практически их пытаются имитировать.

В бытовой сети мы имеем напряжение 220 вольт с определенными нормированными отклонениями. Это является источником напряжения, так как норма дана именно на этот параметр. Значение тока не играет большой роли.

На электростанции круглосуточно поддерживается постоянная величина напряжения, независимо от запросов.

Источник тока действует по-другому. Он поддерживает определенный закон движения электронов, а величина напряжения не имеет значения. В пример можно привести сварочный аппарат. Для нормального хода сварки необходимо поддерживать постоянное значение тока. Эту функцию выполняет инверторный электронный блок.

Сеть питания может быть, как переменной, так и постоянной. Это не играет большой роли. Важнее выдержать, например, параметр ЭДС.

Выключатель

Это устройство позволяет соединить потребитель с источником питания. При пользовании выключателем, на его контактах образуется искра. Она возникает из-за наличия емкостного сопротивления.

Чтобы избежать искрения, в электрическую цепь добавляются дроссели, а в выключатель устанавливают контакты специального вида.

Электрические цепи могут иметь и другие решения для предотвращения возникновения искры.

Проводники

Электрические провода чаще всего производят из алюминия или меди. Это объясняется низким удельным сопротивлением этих металлов, хотя стоимость их в последнее время повышается. На проводах при работе выделяется тепло, которое зависит от двух параметров:

  1. Электрического тока.
  2. Сопротивления участка цепи.

Электрический ток определяется необходимостью потребителя, поэтому изменять можно только удельное сопротивление, которое должно быть как можно ниже.

Все металлы при уменьшении температуры уменьшают сопротивление, в результате чего снижаются потери энергии. Если взять полупроводники, то среди них есть образцы с отрицательным и с положительным температурным коэффициентом сопротивления.

Если сравнивать абсолютные значения сопротивления, то у металлов оно намного меньше.

Потребители

Все остальные компоненты электрической цепи, кроме перечисленных выше, считаются потребителями. Полезной нагрузкой является простая лампа накаливания, электродвигатель, нагревательное устройство.

Параметры цепи слишком зависят от потребителей. Электрические цепи имеют обмотки трансформаторов, которые обладают большим индуктивным сопротивлением.

Это отрицательно влияет на передачу электричества от источника.

Направление кроме тока может изменять и мощность. При этом энергия циркулирует в одну и в другую сторону. Такая мощность называется реактивной, и не выполняет полезной работы. Однако, она нагревает проводники и изменяет форму электрического сигнала.

Поэтому в промышленных условиях целесообразно к электродвигателям параллельно подключать конденсаторы, которые будут компенсировать сопротивление с индуктивностью.

В результате реактивная мощность замкнется внутри двигателя, и не выделит чрезмерного тепла в проводах.

Индуктивные потребители имеют важное свойство: они расходуют электроэнергию, которая превращается в магнитное поле и передается дальше.

В электронике существует множество разнообразных потребителей, которые можно разделить на классы:

  • Активные потребители. Для своего функционирования им требуется наличие электрической энергии. От основной сети они практически не работают. К ним относятся транзисторы, микросхемы, тиристоры и много других видов, являющихся своеобразными электронными ключами. Электродвигатели имеют отличие в том, что работают непосредственно из сети питания.
  • Пассивные потребители не нуждаются во внешнем источнике питания. Они пропускают через себя электрический ток особым образом. Например, полупроводники (тиристоры) начинают пропускать ток только при достижении определенной величины напряжения. Значит, они являются пассивными потребителями, и имеют нелинейные свойства пропускания тока. К таким же видам можно причислить диоды, пропускающие ток только в одну сторону. Другими словами, они имеют свойства вентиля. Также пассивными потребителями являются различные дроссели, конденсаторы, сопротивления. При наличии этих компонентов электрические цепи обретают необычные свойства. Например, контуры резонанса, состоящие из катушек и емкостей, применяют в виде фильтров для разной частоты волн.

Режимы электрической цепи

При подключении разного числа потребителей к источнику питания изменяется мощность, напряжение и ток, вследствие чего возникают различные режимы работы в цепи, и соответственно, компонентов, включенных в нее. Практически можно представить схему цепи в виде пассивного и активного двухполюсника. Это электрические цепи, соединенные с внешней частью двумя выводами с разной полярностью.

Особенностью активного двухполюсника является наличие источника электрического тока, у пассивного двухполюсника его нет. Популярными стали схемы замещения пассивных и активных элементов во время работы. Вид режима работы определяется свойствами элементов цепи.

Холостой ход

Это режим при отключенной нагрузке от питания при помощи ключа. В этом случае ток в цепи равен нулю. Напряжение достигает уровня ЭДС. Элементы цепи не работают.

Короткое замыкание

В этом случае выключатель на схеме замкнут, сопротивление равно нулю, соответственно, напряжение также равно нулю.

При применении двух рассмотренных режимов определяются свойства активного двухполюсника. При изменении тока в некоторых границах, зависящих от элемента цепи, нижняя граница всегда равна нулю.

Этот элемент цепи начинает выдавать энергию в цепь.

Также нужно знать, что если напряжение ниже нуля, это значит, что резисторами активного двухполюсника расходуется энергия источника, связанного по цепи, а также резерв самого прибора.

Номинальный режим

Такой режим необходим для создания технических свойств всей цепи и отдельных компонентов. В этом режиме свойства близки к величинам, указанным на компоненте, или в инструкции.

Нужно учесть, что каждый прибор имеет свои параметры. Однако, три главных показателя есть у всех устройств – это напряжение, мощность и номинальный ток.

Все компоненты электрических цепей также имеют эти показатели.

Согласованный режим

Этот режим применяется для создания наибольшей передачи активной мощности, передаваемой источником питания к потребителю. Когда производится работа в этом режиме, необходимо быть осторожным, во избежание выхода из строя части цепи.

Они применяются в сложных устройствах для проверки работоспособности:

  • Ветвь. Это участок цепи с током одинаковой величины. Ветвь может иметь несколько последовательно соединенных элементов.
  • Узел. Это место соединения нескольких ветвей.
  • Контур. Это любой замкнутый участок цепи, имеющий несколько ветвей.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrotehnika/elektricheskie-tsepi/

������������� ���� � �� ��������

Электрические цепи - что это?

� ������������� ���� ������ ���� �������� �������� ������������ ���������� ������, ������� � ���������� ������������� �����. ����� �������, ������������� ��� ������ ����� ������ �����������. ����� ����������� ����, ��������� ���������� (�����������), �������� ��������� ��������� ������������� ����.

������������� ��� ����� �������� ��������� �� ��������� ������� � ���, �� ���������� ��������� �������� �����������, �������� � �������� �������������� ������� � ����������������. ��� ��� ������� � ���������� ������� �������� ����������� �������������� ����. ��� ��� ����� ��� ��������� ���, �. �. ��� �������� � ������������� ����, �� ��������� ����� �������� ���������� ����.

���������� ���� �������, ����� ����� ���������� � ���������� ������������ �����, ������� � ����������� ��� ������ ������������� ��������, �������������� �� ��� ������ ������ ��������� ������� ������������� ����.

������������� ���� — ������������ ���������, ��������������� ��� ����������� �������������� ����. ���� ���������� ����������� ������� (������������), ������������� ������� (����������), ��������� �������� ������� (���������).

������������� ���� — ������������ ��������� � ��������, ���������� ���� ��� �������������� ����, ���������������� �������� � ������� ����� ���� ������� � ������� ������� �� ��������������� ����, ���� � ����������.

���������� ������������� ��������� ������� �� ��������� (��������������� ��������, ������������, ���������� � �. �.), ������������ ��� ���������� ������������� ������� (���� �����������, ��������������������� ��������, ����������������� � �. �.

) � �������������� ��������, ����������� ������ ��������� ���������� � �������� �����������. �.�. ������������� ���� — ������������ ����������� ����� ����� ���������� ������������� �������, ���������� � ����������� �� �������� (����� ��������).

���.1. ����� ������������� ����

������������� ���� ������� �� ���������� � ������� �����. � ���������� ����� ������������� ���� ��������� ��� �������� ������������� �������. �� ������� ����� ���� ������ �������������� �������, �����������, ����������, �����������, �������������������� �������, �. �. ��� ��, ��� ������������ � ������� ��������� ������������� �������.�

������������� ��� ����� ��������� ������ �� ��������� ������������� ����. ������ ���� � ����� ����� �������� ����������� �������������� ����.�

��� �������������� ������ ����������� ���� � �������������� ������������� ����, � ������� ��� �� ������ ������ �����������, �. �. ���������� ���������� ��� � ������� ���������.�

��� �������������� ������ ����������� ���� ����� ����� ����, � ������� ��������� ���, ������� ���������� �� ������� (��������, ���������� ���).�

��������� ������� ���� — ��� �������������� ��������, ������������� ������������, ������������������� ����������, ������������������ ����������, ������������ � ��.

� ����������� ������� � �������� ���������� ������� ��������� ������� ������� ������������� ����������.

��� ��������� ������� ����� ���������� ������������� �������� �������� �������� �� ��������� � �������������� ������ ��������� ������������� ����.�

������������������ ����������� ���� �������� ����������������, ������������� ������������� ������� � ������������, �������������� � ������������� �������, ������������� ��������� � ��.

� �������� ���������������� ������������ � ������������� ���� ������ �������� ��� ��������� � ���������� (��������, ����������), ������� ��� ��������� ������������� ������� (��������, ���������� � ����������), �������� ������ (��������, ������� ��������������).

��� ���������������� ��������������� �������������� �����������, ����� ������� �������� — ���������� � ��������. ��� ���������� ������ ���������������� �� ��� ������� ���������� ������������ ����������� ����������.�

�������� ������������� ���� ������� �� �������� � ���������. � �������� ��������� ������������� ���� ��������� ��, � ������� ������������ ��� (��������� ���, ����������������, ������������ � �������� ������� � �. �.). � ��������� ��������� ��������� ���������������� � �������������� �������.

��� ��������� ����������� ������������� ����� ������ ������������� �����. �� ���� ������ ���������, ���������, ������� � ��� ������ ������� � �������� ������������� ���� ������������ ��� ������ ����������� ������������ ������� �������� ������ (����������� �����������).

�������� ���� 18311-80:

������� ������������� ���� — ������������� ����, ���������� ��������, �������������� ���������� ������� ������� � ������������ ��� �������� �������� ����� ������������� �������, �� �������������, �������������� � ������ ��� ������� ��� � ������������� ������� � ������� ���������� ����������.

��������������� ���� ������������������� ������� (����������) — ������������� ���� ���������� ��������������� ����������, �� ���������� ������� ������������� ����� ������������������� ������� (����������).

������������� ���� ���������� — ��������������� ���� ������������������� ������� (����������), �������������� ���������� ������� ������� � ���������� � �������� ������������������� � (���) ��������� ������������������ ������� ��� ��������� ��� � ��������� �������� �� ����������.

������������� ���� ������������ — ��������������� ���� ������������������� ������� (����������), �������������� ���������� ������� ������� � ���������� � �������� ���������� ���������.

������������� ���� ��������� — ��������������� ���� ������������������� ������� (����������), �������������� ���������� ������� ������� � ��������� � (���) ����������� �������� ���������� � (���) ��������� ���������� ��������� ������������������� ������� (����������) ��� �������������������.

�� �������������� ������������ ������������� ���� ������������:�

  • �� ������� (�������������), ����������� � ������� (��������������, ������������, ��������� (�����������) � ��������);�
  • ������������, ������� ��� ������� ������ (������������� � �������������, ���������� ����� ���� ������� ������� (����������������, ��������������).

��������� � ��������� (�����������) ������� � ����� ������ ������ ����� �������� ���������������, ��� ��� ��� �� ������ ���������� � ���������� ���� �������, ����� ������� ��� �������� ���� ��������� �������. ��� ��� ���� ������������ �������� ��������, ���� �� �������� ��������, ��� ��������� — ���� �� �� �������� �������� (��������������, ����� � ������ ����� �����).�

����������, ���������� ������� �� ���������� � ����������, �������� ������������������, ��� ��� ��� ������ ��������, �� ������� ����, �������� �������� ��� �������� ������� �� ���������� � ��������. ���������� ����������� �������� ������� �������� �������.

�������� � ��������� ������������� � ������������� ����

���������� ������������� ����� ������������� ����

�������� ������������� ����, ���������� ������������� �������������� � ���������� �����������, ��������������� ��� ���������� �����-�������� ��������������� — ������������ ���������� �� ������� �������� �� ���� � ��� ��� ������������ ���� � �������� �� ���������� �� ��� �������.

���� ������������� �������� ��������� ��� ����� �������� ���� � ��� � ����� �������� ������������ � ���� ����������, �� �����-�������� �������������� ������ ����� � ����� ������� ���������� �������� ���������.�

� ����� ������ ������������� ������� ��� �� ����, ��� � �� ����������. ���� �� ������ ����� ������� � ��������� ������������� ���������� ��� ���������� �� ���� ���� ��-�� ��� �������. ��� ��������� ����������� ������������� ���������� �������������. �� ��� ��� �� ������ ������� ��� ����������� �������������, ������� ������� ��������.�

������������� ����, ������������� ������������� �������� ������� �� ������� �� �������� � ����������� ����� � ���������� � ����, ���������� �������� ������������� �����. ����� ���� ������� ������ �� �������� ���������, � �� ��������� ����������� ��������� ��������������� �����������.�

���� ������������� �������� ���� ����������� ������� �� ���� ��� ����������, �� �����-�������� �������������� ����� ���������� ��������, � ����� ������� ���������� ���������� ���������.�

������������� ����, ������������� ������������� ���� �� ������ �� �������� ������� ������� �� �������� ��� �� ����������� ����� � ���������� � ���� ������� ����, ���������� ���������� ������������� �����. ����� ���� �������� ���� �� ���� ���������� �������.�

��� �������� ������� ������������� ����� ��������������� ����� ����� ���������� ��������������� ���� (���), ���������� � ����� � ���� � ���������� �������������, ��������������, �������� � �������� ���������� ����.�

��� ������� ������������� ���� ���������� ���������� ��������������� ����������� ����:�

  • ������� ������� ������������� ����, ����� �������� ��������� ���� � ��� �� ������������� ���;�
  • ����� ����� ���������� ������ ������������� ����. ������ �����, ��� ��������� ��� �����, �������� �� �����, � ����������� (��� ���������� �����), � ���� ��������� �� ����� ���� ������;�
  • ������ � ������������������ ������ ������������� ����, ���������� ��������� ����, � ������� ���� �� ����� ������������ �������� ������� � ������ ����, � ��������� ����������� ������ ���� ���.

������ ������� ��������. ���� �� 7 ������ ������� �������� ��������� «�������������� � �������� �����������», ����������� � 1973 ���� �������� ������-��������� �������:

������������� � ��������� ���� ����������� �������������� ����

Источник: http://ElectricalSchool.info/main/osnovy/568-jelektricheskaja-cep-i-ee-jelementy.html

Электрические цепи — что это?

Электрические цепи - что это?

Элементы, которые соединяются проводниками электрического тока между собой, формируют электрические цепи. Существуют различные виды элементов цепи электрического тока: линейные и нелинейные, внутренние и внешние, активные и пассивные и другие.

Электрическая цепь: сущность и виды

Определение 1

Электрическая или гальваническая цепь – это совокупность элементов, устройств, предназначенных для протекания электрического тока, все процессы в которых описываются при помощи понятий «напряжение» и «сила тока».

Для того чтобы электрическая цепь работала правильно, необходимо наличие потребителей, соединительных проводников, источника питания, выключателя. Контур цепи должен замыкаться. Это обязательное условие для слаженной работы электрической цепи. Не все контуры можно считать цепями электрического тока.

Например, контуры заземления или зануления нельзя считать электрическими цепями, поскольку в обычном режиме работы в них не протекает ток. Однако цепями электрического тока их можно считать по принципу действия, поскольку в аварийных ситуациях в них протекает ток. Контур заземления замыкается при помощи грунта.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Существует несколько видов электрической цепи:

  1. Нелинейные и линейные электрические цепи.
  2. Разветвленные и неразветвленные цепи.
  3. Внутренние и внешние.
  4. Активные и пассивные.

Определение 2

Линейная электрическая цепь – это цепь, все элементы в которой линейные.

К линейным элементам можно отнести независимые и зависимые идеализированные источники тока и напряжения, резисторы, что подчиняются закону Ома, а также другие линейные компоненты, что подчиняются линейным дифференциальным уравнениям (катушки и электрические конденсаторы).

Замечание 1

Если электрическая цепь содержит компоненты, которые отличаются от вышеперечисленных, то она называется нелинейной.

Электрическая схема – это изображение электрической цепи при помощи условных обозначений.

Определение 3

Функция зависимости тока, который протекает по двухполюсному компоненту, от напряжения называется вольтамперной характеристикой.

Часто данную характеристику изображают в декартовых координатах графически. При этом на графике напряжение откладывают по оси абсцисс, а электрический ток – по оси ординат. Омические резисторы, вольтамперная характеристика которых описывается линейной функцией, называются линейными.

Примерами линейных электрических цепей являются цепи, которые содержат только конденсаторы, резисторы, а также катушки индуктивности, что не имеют ферромагнитных сердечников

Нелинейные электрические цепи приближенно можно описать по принципу линейных. Однако это возможно только в том случае, если изменений приращений токов на компоненте мало. При этом вольтамперная характеристика данного компонента заменяется линейной. Данный подход в физике носит название «линеаризация». При этом к электрической цепи присоединяется мощный аппарат анализа линейных цепей.

Примерами нелинейных электрических цепей могут быть любые электронные устройства, которые работают в линейном режиме и содержат нелинейные пассивные и активные компоненты (генераторы, усилители).

Также электрические цепи подразделяются на разветвленные и неразветвленные. Во всех элементах неразветвленной цепи протекает электрический ток. В разветвленной цепи имеется два узла и три ветви. В каждой ветви протекает свой электрический ток.

Ветвь определяется как участок цепи, который образован соединительными элементами последовательно. В свою очередь, узел имеет точку цепи, в которой расположено не менее трех ветвей.

Узел, в котором располагается две ветви, одна из которой является продолжением второй, называется вырожденным или устранимым узлом.

Внешние и внутренние электрические цепи

Для формирования упорядоченного движения электронов, необходимо наличие разности потенциалов в любом участке электрической цепи. Это условие можно обеспечить, если подключить напряжение в качестве источника питания. В таком случае он называется внутренней электрической цепью.

Остальные элементы образуют внешнюю электрическую цепь. Для того чтобы задать движение зарядов, против направления в источнике питания необходимо приложить сторонние силы.

Подобными силами могут быть:

  • гальванический источник (батарея);
  • обмотка генератора;
  • выход вторичной обмотки генератора.

Напряжение в электрической цепи может быть постоянным и переменным. Все зависит от свойств источника питания. Электрические цепи по этому признаку разделяются на контуры.

Электроны, кроме упорядоченного движения, задействованы в хаотичном тепловом движении. Скорость хаотичного движения носителей заряда увеличивается с повышением температуры.

Однако такой тип не принимает участие в формировании электрического тока.

Род тока также зависит от источника питания, иными словами, свойства внешней цепи. Батарея компонента постоянно выдает напряжение, а разные обмотки трансформаторов или генераторов создают переменное напряжение. Все это зависит от внутренних процессов источника питания.

Замечание 2

Внешние силы, которые формируют движение электронов, называются электродвижущими силами. Они характеризуются работой, которая выполняется источником для перемещения единицы заряда.

В любых расчетах электрических цепей используются два класса источников питания:

  • источники тока;
  • источники напряжения.

Такие идеальные источники тока в реальности не существуют, однако практически их пытаются имитировать. В бытовой сети имеется напряжение 220 Вольт с некоторыми нормированными отклонениями. Именно это – источник напряжения, поскольку норма дается именно на этот показатель.

Компоненты электрической цепи

Электрическая цепь состоит из множества компонентов:

  1. Выключатель. Данное устройство цепи позволяет соединить источник питания с потребителем. При использовании выключателя на контактах образуется искра. Она возникает при наличии емкостного сопротивления. Чтобы не образовалось искрения, в электрическую цепь добавлены дроссели. Выключатель снабжается контактами специального вида. Для предотвращения искры электрические цепи могут иметь другие решения.
  2. Проводники. Электрические провода изготавливают из меди и алюминия. Эти материалы имеют низкое удельное сопротивление, хотя их стоимость постоянно повышается. Во время работы на проводах выделяется тепло, которое зависит от электрического тока и сопротивления участка цепи.
  3. Потребители. Остальные компоненты электрической цепи принято считать потребителями. Электродвигатель и лампа накаливания считаются полезной нагрузкой. Параметры электрической цепи сильно зависимы от потребителей. Обмотки трансформаторов, которые имеют электрические цепи, обладают большим индуктивным сопротивлением. Кроме тока направление может менять и мощность. При этом энергия может циркулировать как в одну, так и в другую сторону. В таком случае мощность называется реактивной, она не выполняет полезной работы. Однако она изменяет форму электрического сигнала. В промышленных целях целесообразно подключать конденсаторы к электродвигателям, которые будут компенсировать индуктивность с сопротивлением.

Замечание 3

Индуктивные потребители имеют важное свойство: они расходуют электрическую энергию, которая в дальнейшем трансформируется в магнитное поле, и передается далее.

Законы, которые действуют в электрических цепях

Закон Ома устанавливает зависимость электрического тока, который протекает в проводнике, от сопротивления этого же проводника и направления в определенном участке цепи.

Определение 4

Закон Ома – это эмпирический закон, который определяет связь силы тока, что протекает в проводнике, с электродвижущей силой источника и сопротивлением.

Закон установлен в 1826 году Георгом Омом и назван в его честь. Записан закон в следующем виде:

$X = \frac {a}{b + l}$, где:

  • $X$ — это показания гальванометра;
  • $a$ — величина, которая характеризует свойства источника напряжения (она не зависит от величины тока и постоянна в широких пределах);
  • $l$ — величина, которая определяется длиной соединительных проводов;
  • $b$ — параметр, который характеризует свойства электрической установки в целом.

При использовании современных терминов формула закона Ома для полной цепи выражена в следующем виде:

$I = \frac {\varepsilon }{R + r}$, где:

  • $\varepsilon $ — ЭДС источника напряжения;
  • $I$ — сила тока в электрической цепи;
  • $R$ — сопротивление элементов электрической цепи (внешних);
  • $r$ — внутреннее сопротивление, что исходит от источника напряжения.

В случае если сила тока обратно пропорциональна сопротивлению, а сам источник называется источником напряжения, то $r\leqslant R$.

Если сила тока не зависит от свойств внешней электрической цепи, и источник называется источником тока, то $r\geqslant R$.

Часто используется выражение $U = IR$, где $U$ — падение напряжения или напряжение. Его также называют законом Ома.

Можно подытожить, что электродвижущая сила в замкнутой электрической цепи, по которой протекает ток, равняется:

$\varepsilon = I_r + IR = U ( r ) + U ( R )$

Иными словами, сумма падений напряжения на внешней цепи и внутреннем сопротивлении источника равна ЭДС источника. В этом равенстве последний элемент физики называют «напряжение на зажимах», поскольку его отображает вольтметр, который измеряет напряжение источника с началом и концом замкнутой цепи.

Определение 5

Теорема Тевенена – это теорема, которая утверждает, что любой источник эквивалентно может заменяться на внутреннее сопротивление или соединенный источник напряжения последовательно.

Формулировка данной теоремы для линейных электрических цепей выглядит следующим образом: любая электрическая цепь имеет два вывода и состоит из произвольной комбинации источника тока, источников напряжения и резисторов.

Иными словами, электрический ток в любом сопротивлении $Z_n$, который присоединяется к любой цепи, приравнивается току в этом же сопротивлении $Z_n$. Последнее сопротивление присоединяется к идеальному источнику напряжения с тем напряжением, что приравнивается к холостому ходу цепи, а также обладает внутренним сопротивлением $Z_i$.

Пусть напряжение на зажимах при холостом ходе будет выражено $V$, а ток при коротком замыкании $I$, тогда:

$V_th = V и R_th = \frac {V}{I}$, где:

  • $V_th$ — ЭДС идеального источника;
  • $ R_th$ — сопротивление резистора, который включен в эквивалентную систему последовательно с источником.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/elektricheskie_cepi_-_chto_eto/

Электрические цепи для чайников: определения, элементы, обозначения

Электрические цепи - что это?

Эта статья для тех, кто только начинает изучать теорию электрических цепей. Как всегда не будем лезть в дебри формул, но попытаемся объяснить основные понятия и суть вещей, важные для понимания. Итак, добро пожаловать в мир электрических цепей!

Хотите больше полезной информации и свежих новостей каждый день? Присоединяйтесь к нам в телеграм.

Электрические цепи

Электрическая цепь – это совокупность устройств, по которым течет электрический ток.

Рассмотрим самую простую электрическую цепь.  Из чего она состоит? В ней есть генератор – источник тока, приемник (например, лампочка или электродвигатель), а также система передачи (провода). Чтобы цепь стала именно цепью, а не набором проводов и батареек, ее элементы должны быть соединены между собой проводниками. Ток может течь только по замкнутой цепи. Дадим еще одно определение:

Электрическая цепь – это соединенные между собой источник тока, линии передачи и приемник.

Конечно, источник, приемник и провода – самый простой вариант для элементарной электрической цепи. В реальности в разные цепи входит еще множество элементов и вспомогательного оборудования: резисторы, конденсаторы, рубильники, амперметры, вольтметры, выключатели, контактные соединения, трансформаторы и прочее.

Электрическая цепь

Кстати, о том, что такое трансформатор, читайте в отдельном материале нашего блога.

По какому фундаментальному признаку можно разделить все цепи электрического тока? По тому же, что и ток! Есть цепи постоянного тока, а есть – переменного. В цепи постоянного тока он не меняет своего направления, полярность источника постоянна. Переменный же ток периодически изменяется во времени как по направлению, так и по величине.

Сейчас переменный ток используется повсеместно. О том, что для этого сделал Никола Тесла, читайте в нашей статье.

Элементы электрических цепей

Все элементы электрических цепей можно разделить на активные и пассивные. Активные элементы цепи – это те элементы, которые индуцируют ЭДС. К ним относятся источники тока, аккумуляторы, электродвигатели. Пассивные элементы – соединительные провода и электроприемники.

Приемники и источники тока, с точки зрения топологии цепей, являются двухполюсными элементами (двухполюсниками). Для их работы необходимо два полюса, через которые они передают или принимают электрическую энергию.

Устройства, по которым ток идет от источника к приемнику, являются четырехполюсниками.

Чтобы передать энергию от одного двухполюсника к другому им необходимо минимум 4 контакта, соответственно для приема и передачи.

Резисторы – элементы электрической цепи, которые обладают сопротивлением. Вообще, все элементы реальных цепей, вплоть до самого маленького соединительного провода, имеют сопротивление. Однако в большинстве случаев этим можно пренебречь и при расчете считать элементы электрической цепи идеальными.

Существуют условные обозначения для изображения элементов цепи на схемах.

 

Кстати, подробнее про силу тока, напряжение, сопротивление и закон Ома для элементов электрической цепи читайте в отдельной статье.

Вольт-амперная характеристика – фундаментальная характеристика элементов цепи. Это зависимость напряжения на зажимах элемента от тока, который проходит через него.

Если вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию, то говорят, что элемент линейный. Цепь, состоящая из линейных элементов – линейная электрическая цепь.

Нелинейная электрическая цепь – такая цепь, сопротивление участков которой зависит от значений и направления токов.

Какие есть способы соединения элементов электрической цепи? Какой бы сложной ни была схема, элементы в ней соединены либо последовательно, либо параллельно.

 

При решении задач и анализе схем используют следующие понятия:

  • Ветвь – такой участок цепи, вдоль которого течет один и тот же ток;
  • Узел – соединение ветвей цепи;
  • Контур – последовательность ветвей, которая образует замкнутый путь. При этом один из узлов является как началом, так и концом пути, а другие узлы встречаются в контуре только один раз.

Чтобы понять, что есть что, взглянем на рисунок:

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

 

Классификация электрических цепей

По назначению электрические цепи бывают:

  • Силовые электрические цепи;
  • Электрические цепи управления;
  • Электрические цепи измерения;

Силовые цепи предназначены для передачи и распределения электрической энергии. Именно силовые цепи ведут ток к потребителю.

Также цепи разделяют по силе тока в них. Например, если ток в цепи превышает 5 ампер, то цепь силовая. Когда вы щелкаете чайник, включенный в розетку, Вы замыкаете силовую электрическую цепь.

Электрические цепи управления не являются силовыми и предназначены для приведения в действие или изменения параметров работы электрических устройств и оборудования. Пример цепи управления – аппаратура контроля, управления и сигнализации.

Электрические цепи измерения предназначены для фиксации изменений параметров работы электрического оборудования.

Расчет электрических цепей

Рассчитать цепь – значит найти все токи в ней. Существуют разные методы расчета электрических цепей: законы Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов и другие. Рассмотрим применение метода контурных токов на примере конкретной цепи.

 

Сначала выделим контуры и обозначим ток в них. Направление тока можно выбирать произвольно. В нашем случае – по часовой стрелке. Затем для каждого контура составим уравнения по 2 закону Кирхгофа.

Уравнения составляются так: Ток контура умножается на сопротивление контура, к полученному выражению добавляются произведения тока других контуров и общих сопротивлений этих контуров.

Для нашей схемы:

Полученная система решается с подставкой исходных данных задачи. Токи в ветвях исходной цепи находим как алгебраическую сумму контурных токов

Какую бы цепь Вам ни понадобилось рассчитать, наши специалисты всегда помогут справится с заданиями. Мы найдем все токи по правилу Кирхгофа и решим любой пример на переходные процессы в электрических цепях. Получайте удовольствие от учебы вместе с нами!

Источник: https://Zaochnik-com.ru/blog/elektricheskie-cepi-dlya-chajnikov-opredeleniya-elementy-oboznacheniya/

Электрическая цепь: схема, ее элементы и их обозначения элементов

Электрические цепи - что это?

Во время изучения теории электрических цепей прежде всего необходимо начать с ознакомления с основными понятиями. Электрическая цепь представляет собой устройство, по которому течёт ток. Имея представление об основных терминах, необходимо рассмотреть, из чего состоит ЭЦ, а также как она устроена.

Что называется электрической цепью

ЭЦ – это комплекс элементов, при помощи которых создаётся, передаётся и потребляется электрическая энергия. Данные элементы, или участки, содержат источники электрической энергии, а также промежуточные устройства и проводники между ними, обеспечивающие неразрывность соединений.

Как по другому называется электрическая цепь

Источниками электрической энергии являются устройства, вырабатывающие ток путём физических, химических или световых преобразований.

Важно! Приемниками электроэнергии являются устройства, работа которых напрямую зависит от активности источника.

Промежуточные элементы с функциональными устройствами служат для передачи электрической энергии от источников к приемникам. В зависимости от назначения, они непосредственно передают энергию с конкретными параметрами источника.

Виды электрический цепи

Существует 3 основных вида соединения потребителей энергии:

  • Последовательное соединение

Общий показатель сопротивления замкнутой ЭЦ неизменно повышается при увеличении количества потребителей.

Исходя из этого правила можно сделать вывод, что показатель полного сопротивления будет являться суммой индивидуальных значений каждого включённого в цепь прибора.

Любой прибор, включенный в сеть, получает лишь долю напряжения, так как суммарный показатель энергетической цепи распадается на количество потребителей.

Соединение элементов ЭЦ – основные виды

Подобная схема даёт полное представление о принципе работы электрической цепи. Если этот процесс происходит непосредственно у места разветвления, то ток проходит дальше по двум нагруженным участкам, что порождает определённое сопротивление.

В результате этого его значение приравнивается сумме токов, расходящихся от данной точки. Что касается сопротивления, то оно значительно снижается по мере возрастания общей проходимости ЭЦ.

Параллельное соединение позволяет всем устройствам функционировать независимо друг от друга.

  • Комбинированное соединение

Включить электроприборы можно обоими способами – параллельным и последовательным, и такой тип соединения будет называться комбинированным. К примеру, можно рассмотреть защитную аппаратуру. Для ее подключения можно применить последовательный вариант, но этот способ может вызвать непредвиденный разрыв цепи.

Обратите внимание! Комбинированное соединение позволяет распределить нагрузку на линиях с целью предотвращения перегрузки.

Нелинейные и линейные

Нелинейные элементы придают ЭЦ свойства, которые не могут быть достигнуты в линейных цепях (стабилизация напряжения, усиление постоянного тока). Их, как правило, делят на неуправляемые и управляемые. К первому варианту можно отнести двухполюсные устройства.

Их основное предназначение – полноценная работа без воздействия управляющего фактора (полупроводниковые терморезисторы или диоды). Ко вторму варианту относятся многополюсники, используемые при воздействии на них управляющего фактора (транзисторы и тиристоры).

Свойства нелинейных элементов выражаются в вольтамперных характеристиках. Они отображают зависимость тока от напряжения, для чего составляется конкретная эмпирическая формула, удобная для расчетов.

Метод пересечения показателей

Неуправляемые нелинейные элементы имеют одну вольтамперную характеристику. Их основным паратмером является управляющий фактор.

Цепи, включающие в себя только одиночные элементы, называют линейными. Основное свойство таких цепей — применимость принципа наложения. Это характеризуется тем, что результирующая реакция линейной цепи на несколько приложенных одновременно потребителей, равна сумме реакций на каждом участке.

Обратите внимание! У линейных элементов наблюдается постоянное сопротивление, в связи с чем график их вольтамперной характеристики представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.

Разветвленные и неразветвленные

ЭЦ может быть представлена в виде единого прямого элемента или иметь разветвления. На каждом участке неразветвленной цепи проходит ток с одинаковыми характеристиками.

Простейшая разветвленная цепь состоит из трёх ветвей и двух узлов, в каждой из которых течет свой электрический ток.

Любой участок можно идентифицировать, как отдельную составляющую цепи, образованную отдельными элементами, соединёнными последовательно в единое целое.

Вам это будет интересно  Как рассчитать индуктивность катушки

Узел – это точка, состоящая не менее, чем из трех ветвей. Узел, состоящий из двух ветвей, каждая из которых представляет собой продолжение другой, называют вырожденным узлом.

Неразветвленная и разветвленная

Внутренние и внешние

Для создания упорядоченного движения электронов, необходимо определить разность потенциалов между какими-либо отдельно взятыми участками цепи.

Это обеспечивается при подключении напряжения в виде источника питания, называемым внутренней электрической цепью. Остальные компоненты цепи образуют внешнюю цепь.

Для задания движения зарядов в источнике питания против направления поля, требуется приложить сторонние силы, в частности:

  • Выход вторичной обмотки трансформатора.
  • Батарея (гальванический источник).
  • Обмотка генератора.

Внешние силы, создающие движение электронов, называются электродвижущими, и они характеризуются работой, затраченной источником на перемещение единицы заряда.

Внешняя и внутренняя часть цепи

Активные и пассивные

Элементы в составе электрических цепей существуют в формате активности и пассивности. В качестве активных считаются источники электроэнергии.

Базовым параметром активных участков цепи выступает их способность отдавать энергию. Источники тока вместе с ЭДС называют идеальными для электрической энергии, что обусловлено отсутствием потери энергии, поскольку их проводимость и сопротивление считаются бесконечными:

I2 х 0 = 0

Активные элементы ЭЦ

Элементами, называемыми пассивными, считают разновидности потребителей и накопителей электроэнергии. На практике специалисты применяют многополюсный прибор, функционирующий на базе двухполюсных элементов.

Все активные элементы можно определить как в независимом, так и в зависимом порядке. Первый вариант является определением источника тока и напряжения. Вторая категория рассматривается при условии зависимости указанных величин от параметров напряжения и тока. Типичными представителями выступают электролампы и транзисторы. Их функционирование происходит в режиме линейности.

Пассивные элементы ЭЦ

Главные пассивные участки электроцепи представляют резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы, с помощью которых осуществляется регулирование параметров силы тока и величины напряжения на отдельно взятых элементах. Резистивный показатель сопротивления относят к особым свойствам элементам. Его базовым критерием служит необратимое энергетическое рассеивание. Значение электротехники определяется по следующей формуле:

Вам это будет интересно  Особенности индуктивного сопротивления

u = iR

i = Gu

При этом R представляет собой сопротивление (измеряется в Омах), а выступает проводимостью (единица измерения – сименсы). Данные величины можно вычислить по формуле:

R = 1:G

Индуктивность – это коэффициент пропорциональности. Конденсатор имеет свойство накопления энергии электрического поля. Линейная ёмкость определяет прямопропорциональную зависимость на основе заряда и напряжения. В таком случае, формула выглядит следующим образом:

q = Cu

Из каких элементов состоит электрическая цепь

Новички нередко задаются вопросом, из каких важных элементов состоит электрическая цепь. Такими составляющими являются:

  • Источник тока,
  • Нагрузка,
  • Проводник.

В состав могут в том числе входить такие элементы, как устройства коммутации, а также приборы защиты.

Условные обозначения электроустройств

Для возникновения тока, необходимо соединить две точки, одна из которых имеет избыток электронов по сравнению с другой. Другими словами, необходимо создать разность потенциалов между этими двумя точками. Как раз для получения разности потенциалов в цепи применяется источник тока.

Важно! Нагрузкой считается любой потребитель электрической энергии. Этот фактор оказывает сопротивление электрическому току и от величины сопротивления нагрузки зависит величина тока. Ток от источника энергии к нагрузке течёт по проводникам. В качестве кабеля можно использовать материалы с наименьшим сопротивлением (медь, серебро, золото).

Схема электрической цепи

Электрическая цепь, её графическое изображение, условные обозначения составляющих её элементов, а также символы представляют собой классическую схему расчетной модели.

Подобный тип по-другому принимают, как эквивалентную схему замещения. По возможности, изображённая электротехника на схеме электрических цепей показывает весь процесс.

Каждый реальный элемент цепи при проведении расчета заменяется элементами схемы.

Схема ЭЦ

В заключении следует отметить, что каждый элемент цепи, в зависимости от характера подключения и электротехнических свойств, может быть идентифицирован как источник энергии, либо как потребитель.

Каждому участку на схеме ЭЦ соответствует проводник, либо конкретный прибор (трансформатор, выпрямитель, инвертор и другое электрооборудование).

Только после правильного прочтения электрической схемы специалист может обеспечить её работоспособность.

Источник: https://rusenergetics.ru/polezno-znat/elektricheskaya-tsep

Booksm
Добавить комментарий