Электрические цепи и их элементы

Содержание
  1. Электрические цепи и их элементы
  2. Электрические цепи: понятие, классификация элементов и источников
  3. Схемы электрических цепей
  4. Активные элементы электрической цепи
  5. Пассивные элементы электрической цепи
  6. Последовательное соединение элементов цепи
  7. Параллельное соединение проводников
  8. Соединения конденсаторов
  9. Соединения источников тока
  10. Расчет электрических цепей
  11. 1. Сообщение темы урока
  12. 2. Изучение нового материала
  13. 5. Оказание первой помощи пострадавшему при поражении электрическим током
  14. 6. Знакомство с профессиями, которые связанные с электричеством (сообщение детей)
  15. 7. Итоги урока
  16. 8. Д/з.
  17. 1.2. Электрическая цепь и ее элементы
  18. Приемники, источники:
  19. Коммутационные устройства:
  20. Преобразовательные устройства:
  21. Электрические цепи, элементы электрических цепей. Условные обозначения элементов электрической цепи
  22. Что нужно для работы электротехнического устройства?
  23. Нюансы графической маркировки
  24. Как трактовать изображения на практике?
  25. В каких режимах работает электрическая цепь?
  26. Режим холостого хода
  27. Режим короткого замыкания
  28. Номинальный режим
  29. Основные элементы во время проведения расчетов для электрических цепей
  30. Условные положительные направления
  31. Виды электрических цепей
  32. Законы, которые понадобятся при работе с цепями постоянного тока
  33. Закон Ома для участка цепи
  34. Закон Ома для полной цепи
  35. Первый закон Кирхгофа
  36. Второй закон Кирхгофа
  37. Заключение

Электрические цепи и их элементы

Электрические цепи и их элементы

Любая электрическая цепь состоит из различных объектов и устройств, которые создают оптимальные условия для прохождения электрического тока. Для того чтобы описать электромагнитные процессы, которые происходят в каждом устройстве, применяются такие понятия, как ток, напряжение и электродвижущая сила.

Электрические цепи: понятие, классификация элементов и источников

Электрическая цепь – это совокупность электротехнических устройств, которые образуют путь для нормального прохождения электрического тока и которые предназначены для распределения, передачи и взаимного преобразования электрической и другой энергии.

Электрические цепи, в которых образуется электрическая энергия, а ее преобразование и передача осуществляется при неизменных напряжениях, называются цепями постоянного тока.

В таких цепях магнитные и электрические поля во времени не изменяются. Поскольку напряжения и токи постоянны, то изменения во времени этих величин приравниваются нулю:

$\frac {d_i}{d_t} = 0$

$\frac {d_u}{d_t} = 0$

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Поэтому ток через емкость и напряжение на индуктивности, которые зависят от этих величин, также приравниваются нулю:

$U_L = L \frac {d_l}{d_t} = 0$

$lc = C \frac {dU_C}{dt} = 0$

Исходя из этого, можно сделать вывод, что сопротивление постоянному току в индуктивности равно нулю, а емкость, напротив, — это бесконечно большое сопротивление. Поэтому катушка индуктивности в цепи постоянного тока представляет собой обычный провод, сопротивлением которого можно пренебречь, а емкость – это разрыв электрической цепи.

Все элементы электрической цепи условно можно классифицировать на три составные части:

  1. Источники питания. Все элементы цепи, что относятся к данной группе, вырабатывают электрическую энергию.
  2. Преобразующие элементы. Элементы, которые относятся ко второй группе, преобразуют электричество в другие виды энергии. В физике они известны как приемники.
  3. Передающие устройства. К третьей группе относятся передающие устройства. Это провода и другие установки, которые обеспечивают качество и уровень напряжения.

В источниках электрической энергии происходит преобразование химической, механической, тепловой и других видов энергии в электрическую. К источникам электроэнергии можно отнести:

  • гальванические элементы;
  • электромагнитные генераторы;
  • термопреобразователи.

В приемниках электрической энергии (электротермические устройства, электродвигатели, лампы накаливания, электролизные ванны, резисторы) электроэнергия преобразуется в световую, тепловую, химическую, механическую.

Схемы электрических цепей

Элементы электрических цепей соединяются в схемы разными способами. Для каждой из схем существуют определенные закономерности, которые сформулированы и установлены учеными Омом и Кирхгофом.

Соединение потребителей в электрических цепях может быть трех видов:

  1. Последовательное соединение. В таком случае с увеличением количества потребителей происходит увеличение общего сопротивления электрической цепи. Из этого следует, что значение общего сопротивления состоит из суммы сопротивлений подключенной нагрузки. Поскольку во всех участках электрической цепи протекает одинаковый ток, то на каждый отдельный элемент распределяется только часть общего напряжения. Если какое-то устройство или прибор останавливает свою работу, то происходит разрыв электрической цепи. Иными словами, если из строя выйдет хотя бы одна лампочка, остальные тоже не будут работать (например, елочная гирлянда). Но в последовательную цепь можно включить огромное количество элементов, каждый из которых рассчитан на меньшее напряжение.
  2. Параллельное соединение. При такой схеме к двум точкам электрической цепи подключается несколько потребителей. На каждом участке напряжение будет приравниваться тому напряжению, которое приложено к каждой узловой точке. Данная схема позволяет увидеть возможность протекания электрического тока различными путями. Ток, который протекает у места разветвления, дальше проходит по двум нагрузкам, что имеют определенное сопротивление. В результате этого он приравнивается сумме токов, которые расходятся от данной точки. Происходит снижение сопротивления с увеличением ее общей проходимости. Благодаря соединению обеспечивается независимая работа потребителей. Если из строя выйдет один из них, то остальные потребители будут работать слаженно, поскольку цепь не разрывается.
  3. Комбинированное соединение. Большинство приборов на практике включаются в электрическую цепь сразу двумя способами (параллельно и последовательно). Поэтому подобные соединения носят название комбинированные. Например, вся защитная аппаратура соединяется последовательно, тем самым, обеспечивая разрыв цепи. Лампочки и розетки, всегда включаются параллельно, исключая взаимодействие между собой. Частое использование комбинированного соединения вызвано различным энергопотреблением. Их сопротивления при постоянном напряжении будут отличаться между собой. Комбинированное соединение позволяет распределить нагрузку на линиях и предотвратить перегрузку.

Электрическая цепь, которая изображена графически при помощи знаков и символов, носит название «электрическая схема».

Она представлена в виде идеализированной цепи, которая является расчетной моделью реальной электрической цепи. Иногда она называется эквивалентной схемой замещения. По возможности данная схема должна отражать реальные процессы, что происходят в действительности. Каждый реальный элемент цепи при расчетах заменяется элементами схемы.

В цепях постоянного электрического тока используются два элемента: резистивный элемент с сопротивлением $R$ и источник энергии с внутренним сопротивлением $r_0$. Под внутренним сопротивлением генератора понимается сопротивление всех его внутренних элементов электрическому току.

Сопротивление приемника $R$ может охарактеризовать потребление электрической энергии, иными словами, превращение электроэнергии в другие виды энергии с выделением мощности:

$P = l2 R$

Для того чтобы провести анализ электрической цепи важно выделить несколько понятий: ветвь, узел, контур.

Ветвь – это участок цепи, который образуется элементами, что соединены последовательно, и характеризуется собственными значениями электрического тока в определенный момент.

Узлом является точка соединения нескольких ветвей. Если в месте пересечения на электрической схеме отображается точка, то на этом месте существует электрическое соединение двух линий. В противном случае узла нет.

Контур – это замкнутая часть электрической цепи, которая состоит из нескольких узлов и ветвей.

Заземление любой точки схемы говорит о том, что потенциал данной точки приравнивается нулю.

Активные элементы электрической цепи

В качестве источников энергии в линейных электрических цепях различают источники ЭДС и источники электрического тока. Идеальный источник ЭДС имеет неизменную электродвижущую силу и напряжение на выходных зажимах. У реального источника напряжение и ЭДС изменяются при изменении нагрузки. В электрической схеме это можно учесть последовательным включением резистора $r_0$.

Напряжение $U_ab$ напрямую зависит от тока приемника и приравнивается разности между электродвижущей силой генератора и уменьшением напряжения на его внутреннем сопротивлении $r_0$.

$U_ab = \varphi_a — \varphi_b$

Ток, который протекает по электрической цепи, зависит от сопротивления нагрузки:

$I = \frac {E}{R_H + r_0}$

Если принять ЭДС источника, где внутреннее сопротивление и сопротивление приемника не зависит от напряжения и тока, то внешняя характеристика источника энергии $U_12 = f(l)$ и вольтамперная характеристика приемника $U_ab = f(l)$ будут линейными.

Для источника электрического тока характерно бесконечное внутреннее сопротивление и бесконечное значение электродвижущей силы. При этом выполняется следующее равенство:

$\frac {E}{R_0} = l$

Если $r_0\geqslant R_H$ и $l_0\leqslant l$, то источник энергии находится в режиме, который близок к короткому замыканию. Тогда $l_0=0$/

Определение 1

Источник с внутренним сопротивлением $g_0 = 0$ называется идеальным источником.

Пассивные элементы электрической цепи

Главными пассивными элементами электрических цепей являются индуктивные, резистивные и емкостные. Чтобы понять их силовые характеристики, необходимо рассмотреть их при постоянном токе.

Определение 2

Электротехническое устройство, которое обладает сопротивлением и применяется для ограничения электрического тока, называется резистором.

Резистивными элементами называются идеализированные модели резисторов. Основной величиной, которая характеризует резистор, является сопротивление $R$. Определить его можно из следующего соотношения:

$U_ab = RI$ — закон Ома.

Сопротивление можно измерить в Омах: $[R] = [\frac {U}{I}] = \frac {B}{A} = Ом$

К пассивным элементам также можно отнести катушку индуктивности L.

Катушка – это обмотка изолированного провода, который намотан на каркас или без каркаса (имеются выводы для присоединения).

$L$ – это параметр, определяющий способность катушки формировать магнитное поле. Он напрямую зависит от геометрических параметров катушки, количества витков, а также от магнитных свойств сердечника, на который наматывается катушка.

Из-за возникновения магнитного поля электрическая цепь пронизывается магнитным потоком. Для того чтобы охарактеризовать катушку индуктивности, как основного элемента цепи, нужно найти потокосцепление $\psi$. Индуктивность $L$ – это коэффициент пропорциональности между $\psi$ и $l$:

$L = \frac {\psi}{i}$

$L = \frac {2W_M}{l2}$

Между двумя проводниками, которые разделяются диэлектриком, есть электрическая емкость. Коэффициент пропорциональности С в таком случае называют емкостью:

$C = \frac {q}{U}$

$W_э = \frac {CU2}{2} = \frac {q2}{2C}$

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

Последовательное соединение элементов цепи

В этом случае все элементы подключаются к цепи друг за другом. Последовательное соединение не дает возможности получить разветвленную цепь — она будет неразветвленной. На рис. 1 показан пример последовательного соединения элементов в цепи.

Рис. 1. Последовательное соединение двухрезисторов в цепи: 1 — первый резистор;2 — второй резистор

В нашем примере взяты два резистора.Резисторы 1 и 2 имеют сопротивления R1 и R2. Поскольку электрический заряд в этом случае не накапливается (постоянный ток), то при любом сечении проводника за определенный интервал времени проходит один и тот же заряд. Из этого вытекает, что сила тока в обоих резисторах равная:

I = I1 = I2

А вот напряжение на их концах суммируется:

U = U1 + U2

Согласно закону Ома, для всего участка цепи и для каждого резистора в отдельности полное сопротивление цепи будет:

R = R1 + R2

В случае последовательного соединения проводников напряжения и сопротивления можно выразить соотношением:

U1/U2 = R1/R2

Параллельное соединение проводников

Когда два проводника соединяются параллельно, электрическая цепь имеет два разветвления. Точки разветвления проводников называют узлами. В них электрический заряд не накапливается, т. е. электрический заряд, поступающий за определенный промежуток времени в узел, равен заряду, уходящему из узла за то же время. Из этого следует, что:

I = I1 + I2

где I — сила тока в неразветвленной цепи.

При параллельном соединении проводников напряжение на них будет одно и то же. Параллельное соединение проводников показано на рис. 2.

Рис. 2. Параллельное соединение двух проводников: точки а и b — узлы

Обозначим сопротивления параллельно соединенных двух проводников R1 и R2. Используя закон Ома для участков электрической цепи с данными сопротивлениями, можно выявить, что величина, обратная полному сопротивлению участка ab, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников, т. е.:

1/R = 1/R1 + 1/R2

Из этого вытекает:

R = R1R2/(R1 + R2)

Данная формула справедлива только для определения общего сопротивления двух проводников, соединенных параллельно. Величину, обратную сопротивлению, называют проводимостью. При параллельном соединении проводников их сопротивления и сила тока связаны соотношением:

I1/I2 = R2/R1

Соединения конденсаторов

У конденсаторов существует также два вида соединения: последовательное и параллельное.

Последовательное соединение. В этом случае обкладка одного конденсатора, заряженная отрицательно, соединена с обкладкой другого конденсатора, заряженного положительно. На рис. 3 показан пример последовательного соединения конденсаторов.

Рис. 3. Последовательное соединение двух конденсаторов

При данном типе соединения действует следующее правило: величина, обратная емкости батареи конденсаторов при последовательном соединении, равна сумме величин, обратных емкостям отдельных конденсаторов. Из этого следует:

1/С = 1/С1 + 1/С2 + 1/С3 + …

При этом типе соединения емкость батареи конденсаторов меньше емкости любого из конденсаторов.

Параллельное соединение. При параллельном соединении конденсаторов положительно заряженные обкладки соединены с положительно заряженными, а отрицательно заряженные — с отрицательными (рис. 4).

Рис. 4. Параллельное соединение двух конденсаторов

В этом случае емкость батареи конденсаторов будет равна сумме электрических емкостей конденсаторов:

С = С1 + С2 + С3 + …

Соединения источников тока

Источники тока соединить в батарею можно также двумя способами: параллельным и последовательным. Как соединять источники тока первым способом, показано на рис. 5.

Рис. 5. Параллельное соединение источников тока

При параллельном способе соединения источников тока соединяют между собой все положительные и все отрицательные полюсы. Напряжение на разомкнутой батарее будет равно напряжению на каждом отдельном источнике, т. е.

при параллельном способе соединения ЭДС батареи равна ЭДС одного источника.

Сопротивление батареи при параллельном включении источников будет меньше сопротивления одного элемента, потому что в этом случае их проводимости суммируются.

При последовательном соединении источников тока (рис. 6) два соседних источника соединяются между собой противоположными полюсами.

Рис. 6. Последовательное соединение источников тока

Разность потенциалов между положительным полюсом последнего источника и отрицательным полюсом первого будет равна сумме разностей потенциалов между полюсами каждого источника.

Из этого вытекает, что при последовательном соединении ЭДС батареи равна сумме ЭДС источников, включенных в батарею.

Общее сопротивление батареи при последовательном включении источников равняется сумме внутренних сопротивлений отдельных элементов.

Расчет электрических цепей

Основой расчета электрических цепей является определение силы токов в отдельных участках при заданном напряжении и заранее известном сопротивленииотдельных проводников. Для примера возьмем электрическую цепь, такую, как изображено на рис. 7.

Рис. 7. Простая электрическая цепь

Допустим, общее напряжение на концах цепи нам известно. Известны также сопротивления R1, R2 … R6 подсоединенных к цепи резисторов R1, R2, R3, R4, R5, R6 (сопротивление амперметра в расчет не принимается). Следует вычислить силу токов I1, I2, … I6.

В первую очередь, нужно уточнить, сколько последовательных участков имеет данная цепь. Исходя из предложенной схемы, видно, что таких участков три, причем второй и третий содержат разветвления. Допустим, что сопротивления этих участков R1, R', R». А значит, все сопротивление цепи можно выразить как сумму сопротивлений участков:

R = R1 + R' + R»

где R' — общее сопротивление параллельно соединенных резисторов R2, R3 и R4, a R» — общее сопротивление параллельно соединенных резисторов R5 и R6.Применяя закон параллельного соединения, можно вычислить сопротивления R' и R»:

1/R' = 1/R2 + 1/R3 + 1/R4 и1/R» = 1/R5 + 1/R6

Для того чтобы определить силу тока в неразветвленной цепи с помощью закона Ома, нужно знать общее сопротивление цепи при заданном напряжении. Для этого следует воспользоваться формулой:

I = U/R

Из всего вышеизложенного можно вывести, что I = I1.

Но для определения силы тока в отдельных ветвях следует сначала вычислить напряжение на отдельных участках последовательных цепей. Опять же с помощью закона Ома можно записать:

U1 = IR1; U2 = IR'; U3 = IR»

Теперь, зная напряжение на отдельных участках, можно определить силу тока в отдельных ветвях:

I2 = U2/R2; I3 = U2/R3; I4 = U2/R4; I5 = U3/R5; I6 = U3/R6

Бывают случаи, когда нужно вычислить сопротивления отдельных участков цепи по уже известным напряжениям, силе токов и сопротивлении других участков, а также определить нужное напряжение по заданным сопротивлениям и силе токов.Метод расчета электрических цепей всегда одинаков и основан на законе Ома.

К ОГЛАВЛЕНИЮ

Ссылки на другие страницы сайта по теме «строительство, обустройство дома»:

© 2000 — 2007 Oleg V. Mukhin.Ru™

Источник: http://www.mukhin.ru/stroysovet/electro/002.html

1. Сообщение темы урока

У нас сегодня необычный урок, мы будем говорить об электрическом токе, каким путем он доходит к нам домой? Познакомимся с условным графическим изображением электрических цепей, выучим правила электробезопасности, узнаем, как оказывать первую помощь при поражении электрическим током. Узнаем новые профессии, связанные с электрическим током.

2. Изучение нового материала

Актуализация знаний.

СЛАЙД 3 Где вырабатывается электрический ток?

 В жилые помещения, школы и другие здания вводится ток напряжением 127 или 220 вольт.

Вдоль улиц городов, деревень и поселков проходит воздушные линии электропередачи. От них идут провода к каждому зданию. В больших современных городах электропередача осуществляется с помощью подземных кабельных линий.

Для распределения электроэнергии по квартирам на лестничных площадках устанавливают этажные щитки, от которых провода идут к квартирным щиткам, находящимся в непосредственной близости от квартиры.

На квартирных щитках монтируют два предохранителя, электросчетчик и выключатель ( или рубильник). С помощью рубильника можно разомкнуть электрическую цепь и прекратить доступ электроэнергии в квартиру.

Прежде чем попасть в квартиру, электрический ток проходит через два предохранителя и (СЛАЙД 4) электросчетчик.

От счетчика делается ответвления проводов в комнаты и помещения. Так устроена внутренняя электропроводка жилого дома, школы.

 СЛАЙД 5 СЛАЙД 6 Как же показать путь тока на бумаги от источника до потребителя?

А для этого придумали любой путь тока изображать условно в схемах, чтобы читать электрические схемы нужно знать условные обозначения

Познакомьтесь с ними и запишите в тетрадь. (СЛАЙД 6) Эти обозначения нужно хорошо знать, чтобы составлять электрические схемы. Электрические схемы – это чертежи, на которых изображены способы соединения элементов электрической цепи.

Давайте попробуем прочитать некоторые схемы. (СЛАЙД 7)

Вам розданы фото-картинки самостоятельно по ним составьте условную схему электрической цепи, на оценку.

5. Оказание первой помощи пострадавшему при поражении электрическим током

(СЛАЙД 8)Тело человека является проводником.

Проходя по нему, электрический ток может вызвать повреждение жизненно

важных органов, а иногда и смерть человека.

Основные причины электротравматизма:

  1. Неисправность приборов.
  2. Замыкание проводов.
  3. Нарушение техники безопасности

при обращении с приборами, и проводами.

При оказании первой помощи дорога каждая секунда. Чем больше времени человек находится под действием тока, тем меньше шансов спасти ему жизнь.

Почти всегда сам человек не может освободиться от проводов или деталей, прикосновение к которым стало причиной его поражения. Это происходит потому, что электрический ток, протекая по телу человека, вызывает судорожное сокращение мышц.

Сам человек не может освободиться от проводов еще и потому, что электрический ток быстро поражает центральную нервную систему и человек теряет сознание.

При всех несчастных случаях, прежде всего, необходимо (СЛАЙД 9)освободить человека от дальнейшего воздействия на него электрического тока.

При низком напряжении можно воспользоваться сухой палкой, доской, веревкой, одеждой или другими сухими изоляторами. Нельзя пользоваться металлическими или мокрыми предметами.

Необходимо помнить, что пострадавший, находящийся в контакте с токонесущими проводами или деталями, сам является проводником электрического тока. Поэтому необходимо принять меры предосторожности. Оттягивать пострадавшего от проводов надо за концы одежды одной рукой.

Ни в коем случае нельзя работать неизолированными руками: в противном случае вы тоже окажитесь в этой цепи и не сможете освободиться.

Для изоляции себя от земли и от пострадавшего подающий помощь может надеть резиновую обувь, встать на сухую доску, на непроводящую ток подстилку или надеть резиновые перчатки. Можно предложить пострадавшему попробовать самому отделиться от земли: например, подпрыгнуть над полом.

Освободив пострадавшего от тока, необходимо: (СЛАЙД 10)немедленно положить его на спину, дать ему полный покой, расстегнуть пояс и стесняющую дыхание одежду; необходимо дать понюхать нашатырный спирт.

Если пострадавший не подает признаков жизни, следует применять приемы искусственного дыхания и массаж сердца.

В любом случае при поражении электрическим током надо вызвать врача или срочно доставить пострадавшего в лечебное учреждение.

(СЛАЙД 11)

6. Знакомство с профессиями, которые связанные с электричеством (сообщение детей)

СЛАЙД 12

ЭЛЕКТРИК 

Краткое описание: . Электричество шло «бок обок» с человеком на протяжении столетий. Долгое время таинственные природные явления и взаимодействия тел давали пищу для размышлений философам-материалистам и учёным.

А сегодня их «электрическая сила» встала на службу людям. Её эффективное, безопасное использование — заслуга квалифицированных специалистов-электриков.

Именно они помогают проводить «волшебный свет» в наши дома, привнося в них комфорт и уют.

История профессии: Профессия электрика появилась на свет в конце позапрошлого столетия. Именно тогда, с появлением первых электростанций, возникла необходимость контроля дорогостоящего оборудования и сложных преобразований.

Конечно, сначала ход этому новому роду деятельности был дан в Англии, США, и только спустя несколько лет заветные лампочки появились в царской России. Первые электрики моментально приобрели популярность… Тогда о принципах работы установок было известно очень мало, да и как пользоваться электричеством, никто не знал.

Поэтому, устанавливая оборудование в дома аристократов, электрики выполняли и роль профессиональных консультантов. Сегодня круг обязанностей этих специалистов расширился, а задачи, требующие выполнения, усложнились.…

Социальная значимость профессии в обществе:. Можно сказать с уверенностью, что профессия электрика не утратила своей популярности за прошедшее столетие. Недаром в обществе сегодня бытует поговорка: «Если электрик спит, значит, все хорошо». От мастеров своего дела зависит безопасность, эффективность работы всех производств, частных компаний, офисов, жилых объектов.

Массовость и уникальность профессии: Тем не менее, некоторые изменения все же произошли. В первую очередь, они коснулись качественной составляющей работы электрика. Если раньше знания примитивных схем и устройств было вполне достаточно, то сегодня передовые технологии требуют постоянного совершенствования и «обновления» технической информации.

Риски профессии: В руках электриков находятся тысячи жизней, и груз ответственности не может не оказывать на них давления. А возникновение какой-либо аварийной ситуации на производстве — это «страшный сон» для любого специалиста. Тем не менее, обслуживание электрооборудования стало призванием для многих сотен молодых квалифицированных сотрудников.

Где получить профессию: Выбирая для себя профессию электрика, следует помнить, что в ВУЗе или техникуме, колледже или специализированном образовательном центре от вас потребуется отличное знание сложнейших наук. В Белгороде ПТУ №4, №5, Индустриальный колледж, БСХА, БелТУ

Он должен знать:

  • основы электротехники, электроники и электроматериаловедения;
  • состав и принцип работы судового электрооборудования, аппаратов и приборов, их назначение и устройство;
  • системы управления электроприводов судовых вспомогательных механизмов;
  • схему распределения электроэнергии по судну;
  • типы, конструкцию, область применения, правила разделки и маркировки судовых кабелей,
  •  способы прокладки кабельных трасс;
  • назначение и устройство электроизмерительных приборов и способы измерения физических величин;
  • правила технической эксплуатации и обслуживания судового электрооборудования и систем управления;
  • основные приемы слесарных-операций при электромонтажных работах, демонтаже и ремонте судового электрооборудования;
  • правила безопасности труда на судах речного флота при эксплуатации электрооборудования, а также правила оказания первой помощи при поражениях электрическим током и травмах.

7. Итоги урока

СЛАЙД 13

  1. Что такое электрическая схема?
  2. Какие правила электробезопасности вы запомнили?
  3. Как оказывать первую помощь пострадавшему при поражение электрическим током?
  4. Какие вы знаете профессии связанные с электричеством?

8. Д/з.

СЛАЙД 14

Попробуйте, составить схему электрической цепи вашей комнаты, используя условные обозначения.

§ 33.

Упражнение 13.

СЛАЙД 15

Источник: https://rosuchebnik.ru/material/elektricheskie-tsepi-i-ikh-elementy-7234/

1.2. Электрическая цепь и ее элементы

Электрические цепи и их элементы

Электрическаяцепьсовокупностьустройств(элементов), предназначенныхдля направленного движения электрическихзарядов(электрического тока) исвязанных с ним электромагнитныхпроцессов.

Электрическаяцепь служитдля генерирования, передачи и преобразованияэлектрической (электромагнитной) энергиии сигналов.

Основные элементыэлектрической цепи – источники, приемникии линии передачи.

Источникэлектрической энергии и сигналовустройство,преобразующее различные виды энергиинеэлектромагнитной природы вэлектромагнитную(гальванический элемент, аккумулятор,электромеханический генератор).

Приемникэлектрической энергии и электрическихсигналовустройство,преобразующее электрическую энергиюв другие виды энергии(электротермические устройства,электрические лампы, резисторы,электрические двигатели).

Линияпередачи электрической энергии иэлектрических сигналов– проводники (материалы, среды, имеющиесвободные заряды) и электромагнитныеполя, с помощью которых осуществляетсяпередача электрической энергии исигналов от источников к приемникам.

Кроме того,элементами электрической цепи могутбыть преобразовательные, коммутационныеи измерительные устройства (приборы).

Преобразовательэлектрической энергииустройство,преобразующее параметры(напряжение, ток, их форму, величину,частоту) электромагнитнойэнергии(трансформаторы, выпрямители, инверторы,преобразователь частоты).

Коммутационныеустройства предназначены для изменения режимаработы электрической цепи: отключениеи включение источников, приемников,изменения параметров участков цепи.Это контакторы, переключатели, выключатели,разъединители.

Измерительныеустройстваприборыдля измерения различных параметровэлектромагнитных процессов, протекающихв электрической цепи(амперметры, вольтметры, ваттметры ит.д.).

Схемаэлектрической цепиграфическоеизображение электрической цепи,содержащее условные изображения ееэлементов и показывающее соединениеэтих элементов.

ЕСКД «Обозначенияусловные графические в схемах». ГОСТ2.721-74 – 2.758-81.

Приемники, источники:

–элементгальванический;

–лампанакаливания;

–генераторпостоянного тока электромеханическоготипа;

–резистор;

–потенциометр;

–реостат;

–катушкаиндуктивности;

–конденсатор.

Коммутационные устройства:

–нормальноразомкнутый контакт;

–нормальнозамкнутый контакт;

–переключающийконтакт.

Показывающиеприборы (A,V, W):

Преобразовательные устройства:

–воздушныйтрансформатор;

–диодныймост (двухполупериодный выпрямитель);

–инвертор.

Принципиальнаясхема электрической цеписхемаэлектрической цепи, изображающаясоединение реальных элементов этойцепи.

Пример.Простейшая электрическая цепь –гальванический элемент, соединенный слампой накаливания через выключательс помощью соединительных проводов. Дляизмерения напряжения и тока в цепьвключены вольтметр и амперметр.

Функциональная(структурная, блок-схема) – схемаэлектрической цепи, изображающаясоединение отдельных блоков сложнойэлектрической цепи, выполняющихопределенные функции(усиление, выпрямление, инвертированиет.д.)

Двухполюсникчастьэлектрической цепи, которая рассматриваетсяотносительно двух каких-либо зажимов.

Четырехполюсникчастьэлектрической цепи, имеющая два входныхи два выходных зажима.

Активнаяцепьчастьэлектрической цепи, в которой действуютисточники электрической энергии.

Пассивнаяцепьчастьэлектрической цепи, в которой нетисточника электрической энергии.

    1. Схема замещения электрической цепи

Ни функциональная, ни принципиальнаясхемы электрических цепей не отражаютколичественную сторону электромагнитныхпроцессов, которые имеют место в элементахцепи и которые определяют режим работыэтой цепи независимо от конструкции ифизической природы этих элементов.

Схема замещения(расчетнаяматематическая модель, эквивалентная)электрической цеписхемаэлектрической цепи, изображающаясоединения абстрактных, идеальныхэлементов, с достаточным приближениемотображающих электромагнитные процессыв электрической цепи.

В теории электрических цепей реальныеэлементы, из которых составляетсяэлектрическая цепь, заменяютсяабстрактными идеальными элементами сопределенными свойствами.

Какие же это элементы? И какиеэлектромагнитные процессы они отражают?

Источник: https://studfile.net/preview/6382911/page:3/

Электрические цепи, элементы электрических цепей. Условные обозначения элементов электрической цепи

Электрические цепи и их элементы

Электротехнические устройства очень важны в жизни современного цивилизованного человека. Но для их работы необходимо соблюдение целого ряда требований. В рамках статьи мы внимательно рассмотрим электрические цепи, элементы электрических цепей и как они функционируют.

Что нужно для работы электротехнического устройства?

Для его функционирования должна быть создана электрическая цепь. Её задача – передавать энергию устройству и обеспечивать требуемый режим работы. Что же называют электрической цепью? Так обозначают совокупность объектов и устройств, которые образуют путь передвижения тока.

При этом электромагнетические процессы могут быть описаны с помощью знаний об электрическом токе, а также тех, что предлагает электродвижущая сила и напряжение.

Стоит отметить, что, говоря о таком понятии, как элемент электрической цепи, сопротивление в данном случае будет играть довольно значительную роль.

Нюансы графической маркировки

Чтобы удобнее было анализировать и рассчитывать электрическую цепь, её изображают в виде схемы. В ней содержатся условные обозначения элементов, а также способы из соединения. В целом, что собой представляет электрическая цепь в виде схемы, хорошо дают понять, использованные в статье фотографии. Периодически можно встретить рисунки с иными схемами.

Почему это так? Обозначения элементов электрической цепи схем, созданных на территории СНГ и других стран, немного разнятся. Это происходит из-за использования различных систем графической маркировки.
Основные элементы электрической цепи, в зависимости от конструкции и роли в схемах, могут быть классифицированы по разным системам.

В рамках статьи их будет рассмотрено три.

Условно их можно разделить на три группы:

  1. Источники питания. Особенностью данного вида элементов является то, что они могут превращать какой-то вид энергии (чаще всего химическую) в электрическую. Различают два типа источников: первичные, когда в электрическую энергию превращается другой вид, и вторичные, которые на входе, и на выходе имеют электрическую энергию (в качестве примера можно привести выпрямительное устройство).
  2. Потребители энергии. Они преобразовывают электрический ток во что-то другое (освещение, тепло).
  3. Вспомогательные элементы. Сюда относят различные составляющие, без которых реальная цепь не будет работать, как то: коммутационная аппаратура, соединительные провода, измерительные приборы и прочее, подобное по назначению.

Все элементы охвачены одним электромагнитным процессом.

Как трактовать изображения на практике?

Чтобы рассчитать и проанализировать реальные электрические цепи, используют графическую составляющую в виде схемы. В ней, размещённые элементы изображаются с помощью условных обозначений. Но здесь есть свои особенности: так, вспомогательные элементы обычно на схемах не указываются.

Также, если сопротивление у соединительных проводов значительно меньше, чем у составляющих, то его не указывают и не учитывают. Источник питания обозначается как ЭДС. При необходимости подписать каждый элемент, указывается, что у него внутреннее сопротивление r0. Но реальные потребители подставляют свои параметры R1, R2, R3, …, Rn.

Благодаря этому параметру, учитывается способность элемента цепи преобразовывать (необратимо) электроэнергию в другие виды.

Условные обозначения элементов электрической цепи в текстовом варианте представлены быть не могут, поэтому они изображены на фото. Но всё же описательная часть должна быть. Так, необходимо отметить, что элементы электрической цепи делят на пассивные и активные. К первым относят, например, соединительные провода и электроприёмники.

Пассивный элемент электрической цепи отличается тем, что его присутствием при определённых условиях можно пренебречь. Чего не скажешь о его антиподе. К активным элементам относят те из них, где индуцируется ЭДС (источники, электродвигатели, аккумуляторы, когда они заряжаются и так далее).

Важными в этом плане являются специальные детали схем, которые обладают сопротивлением, что характеризуется вольт-амперной зависимостью, поскольку они взаимно влияют друг на друга. Когда сопротивление является постоянным независимо от показателя тока или напряжения, то данная зависимость выглядит как прямой отрезок.

Называют их линейные элементы электрической цепи. Но в большинстве случаев, на величину сопротивления влияет и ток, и напряжение. Не в последнюю очередь это происходит из-за температурного параметра. Так, когда элемент нагревается, то сопротивление начинает возрастать.

Если данный параметр находится в сильной зависимости, то вольт-амперная характеристика неодинакова в любой точке мысленного графика. Поэтому элемент называется нелинейным.

Как вы видите, условные обозначения элементов электрической цепи существуют разные и в большом количестве. Поэтому запомнить их сразу вряд ли удастся. В этом помогут схематические изображения, представленные в данной статье.

В каких режимах работает электрическая цепь?

Когда к источнику питания подключено разное количество потребителей, то соответственно меняются величины токов, мощностей и напряжения. А от этого зависит режим работы цепи, а также элементов, что в неё входят.

Схему используемой на практике конструкции можно представить, как активный и пассивный двухполюсник. Так называют цепи, которые соединяются с внешней частью (по отношению к ней) с помощью двух выводов, которые, как можно догадаться, имеют разные полюса.

Особенность активного и пассивного двухполюсника состоит в следующем: в первом имеется источник электрической энергии, а во втором он отсутствует. На практике широко используются схемы замещения во время работы активных и пассивных элементов.

То, какой будет режим работы определяется параметрами последних (изменения благодаря их корректировке). А сейчас давайте рассмотрим, какими же они бывают.

Режим холостого хода

Он подразумевает отключение нагрузки от источника питания с помощью специального ключа. Ток в данном случае становится равным нулю. Напряжение же выравнивается в местах зажимов на уровень ЭДС. Элементы схемы электрической цепи в данном случае не используются.

Режим короткого замыкания

При таких условиях ключ схемы замкнут, а сопротивление равняется нулю. Тогда напряжение на зажимах также = 0. Если использовать оба режима, которые были уже рассмотрены, то по их результатам могут быть определены параметры активного двухполюсника.

Если ток изменяется в определённых пределах (которые зависят от детали), то нижняя граница всегда равна нулю, и эта составляющая начинает отдавать энергию внешней цепи. Если показатель меньше нуля, то отдавать энергию будет именно он.

Также необходимо принять во внимание, что если напряжение меньше нуля, то это значит, что резисторами активного двухполюсника потребляется энергия источников, с которыми существует связь благодаря цепи, а также запасы самого устройства.

Номинальный режим

Он необходим для обеспечения технических параметров как всей цепи, так и отдельных элементов. В данном режиме показатели близятся к тем величинам, что указаны на самой детали, в справочной литературе или технической документации.

Следует учитывать, что каждое устройство имеет свои параметры. Но три основных показателя можно найти почти всегда – это номинальный ток, мощность и напряжение, их имеют все электрические цепи.

Элементы электрических цепей также все без исключения обладают ими.

Он используется для обеспечения максимальной передачи активной мощности, которая идет от источника питания к потребляемому энергию. При этом нелишним будет высчитать параметр полезности. Когда осуществляется работа с данным режимом, необходимо соблюдать осторожность и быть готовым, что часть схемы выйдет из строя (если заранее не проработать теоретические аспекты).

Основные элементы во время проведения расчетов для электрических цепей

Они используются в сложных конструкциях, чтобы проверить, что и как будет работать:

  1. Ветвь. Так называют участок цепи, на котором одна и та же величина тока. Ветвь может комплектоваться из одного/нескольких элементов, которые последовательно соединены.
  2. Узел. Место, где соединяется как минимум три ветви. Если они соединены с одной парой узлов, то их называют параллельными.
  3. Контур. Подобным образом именуют любой замкнутый путь, который проходит по нескольким ветвям.

Вот такие деления имеют электрические цепи. Элементы электрических цепей во всех случаях, кроме ветви, обязательно присутствуют в множестве.

Условные положительные направления

Их необходимо задавать, чтобы правильно формулировать уравнения, которые описывают происходящие процессы. Важность направления есть для токов, ЭДС источников питания, а также напряжений. Особенности нанесения разметок на схемы:

  1. Для ЭДС источников они указываются произвольно. Но при этом необходимо учитывать, что полюс, к которому направлена стрелка, обладает более высоким потенциалом, по сравнению со вторым.
  2. Для токов, которые работают с источниками ЭДС – должны совпадать с ними. Во всех других случаях направление является произвольным.
  3. Для напряжений – совпадает с током.

Виды электрических цепей

Как их различают? Если параметры элемента не зависят от тока, что протекает в нём, то его называют линейным. В качестве примера можно привести электропечь. Нелинейные элементы электрической цепи обладают сопротивлением, которое растёт при повышении напряжения, что подводится к лампе.

Законы, которые понадобятся при работе с цепями постоянного тока

Анализ и расчет будут гораздо эффективнее, если одновременно использовать закон Ома, а также первый и второй законы Кирхгофа. С их помощью можно установить взаимосвязь между теми значениями, которые имеют токи, напряжения, ЭДП по всей электрической цепи или на отдельных её участках. И это всё на основе параметров элементов, которые в них входят.

Закон Ома для участка цепи

Для нас важна сила тока (I), напряжение (U) и сопротивление (R). Данный закон выражается такой формулой: I=U/R. При расчёте электрических цепей иногда более удобно использовать обратную величину: R=I/U.

Закон Ома для полной цепи

Он определяет зависимость, которая устанавливается между ЭДС (Е) источника питания, у которого внутреннее сопротивление равно r, током и общим эквивалентом R. Формула выглядит I = E/(r+R).

Сложная цепь обладает, как правило, несколькими ветвями. В них могут включаться другие источники питания. Тогда воспользоваться законом Ома для полноценного описания процесса становится проблематично.

Первый закон Кирхгофа

Любой узел электрической цепи имеет алгебраическую сумму токов, которая равна нулю. Токи, которые идут к узлу, в данном случае берутся со знаком плюс. Те, что направлены от него – с минусом. Важность этого закона заключается в том, что с его помощью устанавливается зависимость между токами, которые находятся на разных узлах.

Второй закон Кирхгофа

Алгебраическая сумма ЭДС в любом выбранном замкнутом контуре является равной просуммированному числу падений напряжений на всех его участках. Всегда ли это так? Нет. Если в электрическую цепь были включены источники напряжений, то данный показатель будет равен нулю. Во время записи уравнения согласно этому закону необходимо:

  1. Выбрать направление, по которому будет осуществляться обход контура.
  2. Задать положительные показатели для токов, ЭДС и напряжений.

Заключение

Итак, мы рассмотрели электрические цепи, элементы электрических цепей и практические особенности взаимодействия с ними. Несмотря на то что тема предполагает объяснение с помощью несложной терминологии, из-за своего объема она достаточно сложна для понимания. Но, разобравшись в ней, можно понять процессы, происходящие в электрической цепи и назначение ее элементов.

Источник: https://FB.ru/article/242036/elektricheskie-tsepi-elementyi-elektricheskih-tsepey-uslovnyie-oboznacheniya-elementov-elektricheskoy-tsepi

Booksm
Добавить комментарий