Из каких элементов состоит электрическая цепь – Как образуется электрическая цепь и из каких частей она состоит? Из каких элементов состоит электрическая цепь участка железной дороги? Что называется активными и пассивными элементами электрической цепи

Электрическая цепь и ее составные части

Электрической цепью называют совокупность устройств, необходимых для прохождения по ним электрического тока.

Предназначение любой электроцепи – доставка электроэнергии потребителю для ее дальнейшего преобразования в механическую, тепловую, электрохимическую энергию или в световое излучение. Понимание простых элементов цепей, их характеристик и величин необходимы для каждого образованного человека. Полученные знания помогут разбираться в электротехнических схемах, делать теоретические расчеты, а в дальнейшем – применять их в быту при ремонте простейшей техники и радиоэлектроники.

Цепи бывают с постоянным и переменным током. Постоянный – имеет постоянную полярность электродвижущей силы и не меняет своего направления. Примером сети постоянного тока может служить электропроводка автомобилей. Переменный ток меняет свое направление. В потребительской сети график зависимости переменного тока от времени имеет вид синусоиды. Полярность меняется 50 раз в секунду. Другими словами – частота тока равна 50 Гц (герц).

Под внешней частью цепи подразумевают провода, выключатели, электробытовые и измерительные приборы. Под внутренней – источники электропитания.

Элементы цепи

Независимо оттого, из каких частей состоят электрические цепи, их объединяет одно – их составляющие должны производить, передавать или потреблять электричество.

Элементы подразделяются на пассивные и активные. К первым из них относят всё, что потребляет или передает электроэнергию: лампы, нагревательные элементы, электродвигатели и т.д. Ко вторым – источники, вырабатывающие электроэнергию: генераторы, аккумуляторы, солнечные батареи и т.д. Также элементы делятся на двухполюсные (те, которые имеют 2 вывода) и многополюсные (те, которые имеют 4 и более вывода). В качестве примера двухполюсника можно привести резистор. В качестве четырехполюсника – повышающий или понижающий трансформатор.

Обязательными составляющими цепи являются:

  1. Источник (Source) – в большинстве случаев аккумулятор, гальванический элемент или генератор. Изредка – ветрогенераторы и солнечные батареи.
  2. Проводник (Conductor) – необходим для передачи электроэнергии от источника к электропотребителю.
  3. Потребитель электроэнергии (Load, consumer) (чаще всего в быту это осветительные приборы, двигатели, нагревательные приборы, электроника, бытовая техника, такая как компьютеры, пылесосы, стиральные машины).
  4. Замыкающее/размыкающее устройство (Switch) или выключатель.

Основными электроприемниками являются:

  • Резисторы – потребитель, который имеет переменное или постоянное сопротивление.
  • Конденсатор – потребитель, который имеет емкость. Он запасает энергию и имеет возможность ее возвратить.
  • Катушка индуктивности – потребитель, создающий индуктивное поле.
  • Электродвигатель – потребитель, превращающий энергию электронов, двигающихся вдоль проводника, в механическую.

Важно: Электроток протекает лишь по замкнутой цепи. Если ее разомкнуть – движение электронов в ней прекращается.

При чтении схем и расчетах пользуются следующими понятиями: контур, узел и ветвь.

  • Ветвью называют участок с одним или несколькими компонентами, соединенными последовательно.
  • Узлом называют место соединения двух и более ветвей.
  • Контуром называется совокупность ветвей, которые образуют для тока замкнутый путь. При этом один из узлов в контуре должен являться и началом, и концом пути, а остальные узлы должны встречаться не более одного раза.

Облегчить чтение схем можно с помощью вот такой таблички:

Виды цепей

Чтобы успешно пользоваться электросхемами, необходимо иметь представление, какую электрическую цепь называют замкнутой и разомкнутой.

Замкнутой называют непрерывную цепь, состоящую из электроприборов и проводников. Как только она прерывается – становится разомкнутой. В таком состоянии она неспособна проводить ток, хотя в ней может быть напряжение, так как в ней появляется диэлектрик. В подавляющем большинстве случаев в качестве такого диэлектрика выступает обычный атмосферный воздух. На этом принципе работают приборы, предназначенные для размыкания – выключатели, рубильники, предохранители, кнопки.

Неразветвленной называют электрическую цепь, состоящую из источника и последовательно соединенных компонентов. Важнейшим признаком здесь является то, что во всех участках ток имеет одинаковую величину. Разветвленной – имеющую в своем составе одно или несколько параллельно соединенных компонентов.

Каждая может иметь одновременно несколько классификаций и названий:

  • силовой – называют соединение приборов, необходимых для производства, передачи электроэнергии, ее преобразования или потребления;
  • вспомогательной – ту, которая имеет разные функциональные назначения, но которая не является силовой;
  • измерительной – называют необходимую для регистрации параметров сети и включенных в нее приборов;
  • управляющей – называют приводящую в действие приборы или изменяющую их параметры в зависимости от общего предназначения;
  • сигнализирующей называют приводящую в действия сигнальные устройства, показывающие на наличие тех или иных изменений.

Простейшей электрической цепью является источник, соединенный проводниками с электропотребителем, а простой называют любую одноконтурную. Сложными называются цепи, имеющие два и более контура. Они в свою очередь делятся на многоузловые, многоконтурные, объемные и плоскостные.

Физические величины, характеризующие цепь

Величин, которыми можно описать любую электрическую цепь несколько. Основными из них являются:

  1. Напряжение – U (измеряется в вольтах (В)).
  2. Сила тока – I (измеряется в амперах (А)).
  3. Сопротивление – R (измеряется в омах (Ом)).
  4. Мощность – P (измеряется в Ваттах (Вт)).
  5. Ёмкость – С (измеряется в Фарадах (Ф).

Знание формул позволяет проводить практические расчеты. К примеру, сопротивление резистора зависит не только от тока, но и от напряжения. Формула, которая это отражает, называется Законом Ома для участка цепи и выглядит так:

I=U/R, где

  • I – сила тока;
  • U – напряжение;
  • R – сопротивление.

Данная формула является фундаментальной. Она действует для любой среды и прочих параметров, независимо от различных составляющих и рода приборов.

Если резистор имеет постоянное сопротивление независимо от того, какой ток по нему протекает, он имеет название «линейный элемент».

Когда по резистору протекает ток, его сопротивление увеличивается из-за увеличения колебания на молекулярном уровне кристаллической решетки в проводнике. Колебания мешают движению электронов, и в результате энергия теряется понапрасну. Для того чтобы предотвратить перегорание резистора в цепь последовательно ему часто устанавливают предохранитель. Он содержит внутри легкоплавкий проводник, рассчитанный на перегорание при превышении параметров. Перегорая, предохранитель уберегает от повреждения всю схему и экономит, порой, часы при ремонте, так как поменять предохранитель легче, чем искать поврежденный компонент среди десятков таких же.

Узнать больше об электрических цепях можно с помощью видео:

Читайте также:

electroadvice.ru

Электрическая цепь и ее элементы

Электрическая цепь это совокупность устройств, соединенных определенным образом, которые обеспечивают путь для протекания электрического тока.

Элементами электрической цепи являются: источник тока, нагрузка и проводники. Простейшая электрическая цепь показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Простейшая электрическая цепь.

В состав электрической цепи могут входить и другие элементы, таки как устройства коммутации, устройства защиты.

Как известно, для возникновения тока необходимо соединить две точки, одна из которых имеет избыток электронов в сравнении с другой. Другими словами необходимо создать разность потенциалов между этими двумя точками. Как раз для создания разности потенциалов в цепи применяется источник тока. Источником тока в электрической цепи могут быть такие устройства, как генераторы, батареи, химические элементы и т.д.

Нагрузкой в электрической цепи считается любой потребитель электрической энергии. Нагрузка оказывает сопротивление электрическому току и от величины сопротивления нагрузки зависит величина тока. Ток от источника тока к нагрузке течет по проводникам. В качестве проводников стараются использовать материалы с наименьшим сопротивлением (медь, серебро, золото).

Важно, что для протекания тока в цепи, цепь должна быть замкнута!

Типы электрических цепей

В электротехники по типу соединения элементов электрической цепи существуют следующие электрические цепи:

  • последовательная электрическая цепь;
  • параллельная электрическая цепь;
  • последовательно-параллельная электрическая цепь.

Последовательная электрическая цепь.

В последовательной электрической цепи (рисунок 2.) все элементы цепи последовательно друг с другом, то есть конец первого с началом второго, конец второго с началом первого и т.д.

Рисунок 2. Последовательная электрическая цепь.

При таком соединении элементов цепи ток имеет только один путь протекания от источника тока к нагрузке.При этом общий ток цепи Iобщ будет равен току через каждый элемент цепи:

Iобщ=I1=I2=I3

Падение напряжения вдоль всей цепи, то есть на участке А-Б (Uа-б), будет равно приложенному к этому участку напряжению E и равно сумме падений напряжений на всех участках цепи (резисторах):

E=Uа-б=U1+U2+U3

Параллельная электрическая цепь.

В параллельной электрической цепи (рисунок 3.) все элементы соединены таким образом, что их начало соединены в одну общую точку, а концы в другую.

Рисунок 3. Параллельная электрическая цепь.

В этом случае у тока имеется несколько путей протекания от источника к нагрузкам, а общий ток цепи Iобщ будет равен сумме токов параллельных ветвей:

Iобщ=I1+I2+I3

Падение напряжения на всех резисторах будет равно приложенному напряжению к участку с параллельным соединением резисторов:

E=U1=U2=U3

Последовательно-параллельная электрическая цепь.

Последовательно-параллельная электрическая цепь является комбинацией последовательной и параллельной цепи, то есть ее элементы включаются и последовательно и параллельно (рисунок 4).

Рисунок 4. Последовательно-параллельная электрическая цепь.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

www.sxemotehnika.ru

Электрическая цепь и её составные части.


⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 7Следующая ⇒

Выполняя домашнее задание, ты конструировал гальванический элемент. Для того, чтобы определить удалось ли тебе получить источник тока или нет ты использовал лампочку от карманного фонаря и провода. Как ты думаешь, можно ли было проверить работоспособность твоего гальванического элемента другим способом? ______________________________________________________________________

Выполняя это задание ты собрал простейшую электрическую цепь. Любой электрический прибор, которым ты пользуешься, будет работать только тогда, когда мы включим его в розетку, то есть соберём электрическую цепь. Любая электрическая цепь состоит из источника и приёмника (потребителя) электрической энергии, соединенных между собой проводами. Что такое провода, это понятно, а в качестве приемника и источника может быть какое угодно сочетание различных устройств.Источником электрической энергии может быть обычная батарейка, аккумулятор, солнечные батареи или мощная трансформаторная подстанция. Приемником может быть лампочка для карманного фонаря, компьютер, пылесос, телевизор или весь многоквартирный дом, в котором ты живёшь. Соединительные провода между источником и приёмником могут быть разной толщины и длины, изготовленными из различных металлов, их использование будет зависеть от характеристик источника и приёмника электрической энергии. В 1881 году в Париже на электротехнической выставке демонстрировался прибор, который вызвал бурю восторгов у публики, сегодня этот прибор есть у каждого в доме – это выключатель. С развитием техники выключатели всё чаще стали использовать в электрических цепях дляих замыкания и размыкания.К таким устройствам можно отнести ключ, рубильник, выключатель, кнопку или розетку. Простейшую электрическую цепь можно изобразить в следующем виде:

Источник электрической энергии
Соединительные провода
Приёмник электрической энергии

 

Опыт: собери электрическую цепь как показано на рисунке. Поменяй местами лампочку и выключатель.

Ответь на вопросы: 1. Влияет ли работа данной электрической цепи от расположения её основных элементов? ________________.

2. Запиши, каким является основное условие работы электрической цепи?

 

Соберём вторую цепь, как показано на рисунке. Поменяем местамилампочку и выключатель. Запиши результаты своих наблюдений. ________________________

____________________________________

____________________________________

___________________________________

 

Подумай и сформулируй понятие электрической цепи.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

Таким образом, опытным путём мы установили, что в зависимости от соединения потребителей электрической энергии электрическая цепь будет работать по разному. В первом случае мы соединяли все элементы цепи друг за другом (последовательно) именно поэтому такое соединение называют последовательным. Во втором опыте лампочки соединялись параллельно друг другу, такое соединение называют параллельным. В электротехнике существуют и другие виды соединений: треугольник, звезда и т.д.

Обрати внимание на рисунок. На нём изображена электрическая цепь зарядки твоего мобильного телефона. Как ты думаешь, удастся ли тебе, даже досконально изучив основы электротехники, собрать эту цепь? ______.

Однако ты смог бы это сделать в том случае если бы знал, какие электрические устройства необходимы для данной электрической цепи и как они соединены друг с другом. Ведь составив цепь «из головы» ты можешь не только не подзарядить телефон, но и вывести его из строя.

Для того чтобы знать какие устройства включены в электрическую цепь и как они соединяются, используют специальные чертежи, которые называются электрическими схемами.

Схема зарядки мобильного телефона изображена на рисунке. Как ты видишь, каждый элемент цепи имеет определённое условное обозначение. Данная цепь сложна даже для людей изучивших полный курс физики средней школы. Вместе с тем, работая с простейшими электрическими схемами, некоторые элементы ты сможешь назвать.

Обрати внимание на обозначение источников тока. Принято, что длинная чёрточка обозначает положительный полюс, короткая – отрицательный. Направление тока в схемах принято обозначать стрелками.

За направление электрического тока в цепи принято направление, в котором по цепи двигались бы положительно заряженные частицы. То есть за направление тока всегда принимают направление от положительного полюса источника к отрицательному.

Зная условные обозначения начерти схемы электрических цепей, собранных тобой при выполнении опытов.

 

Домашнее задание.

1. К1Обозначь знаками «+» и « - » полюса

источника тока, стрелками покажи направление

электрического тока в цепи, подпиши название

каждого элемента цепи.

t bEyPQU7DMBBF90jcwRokNhV16oIpIZMKVWIDC6BwACc2SYQ9DrGburfHrGA5mqf/36+2yVk2mykM nhBWywKYodbrgTqEj/fHqw2wEBVpZT0ZhJMJsK3PzypVan+kNzPvY8dyCIVSIfQxjiXnoe2NU2Hp R0P59+knp2I+p47rSR1zuLNcFIXkTg2UG3o1ml1v2q/9wSE8vbwuTiLJxfftTbNL88am52ARLy/S wz2waFL8g+FXP6tDnZ0afyAdmEUQ4u46owjrIk/IgJArCaxBkOsCeF3x/wvqHwAAAP//AwBQSwEC LQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4AAADhAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNd LnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4/SH/1gAAAJQBAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC8BAABfcmVscy8u cmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQDrFR8h7gEAAOkDAAAOAAAAAAAAAAAAAAAAAC4CAABkcnMvZTJv RG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAFKTIE3wAAAAkBAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAEgEAABkcnMv ZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABADzAAAAVAUAAAAA " strokecolor="black [3040]"/>

 

К2

2. Начерти схему электрической цепи, которая состоит из источника тока, двух лампочек, звонка и ключа, соединённых последовательно. Начерти несколько вариантов соединения элементов цепи.

 

3. К1 Дана схема электрической цепи. Запиши, что

ты сможешь наблюдать если: 1. Ключ К1 будет

замкнут, а ключи К2 и К3 разомкнуты________

______________________________________.

2. t bEyPQU7DMBBF90jcwRokNhV16oIpIZMKVWIDC6BwACc2SYQ9DrGburfHrGA5mqf/36+2yVk2mykM nhBWywKYodbrgTqEj/fHqw2wEBVpZT0ZhJMJsK3PzypVan+kNzPvY8dyCIVSIfQxjiXnoe2NU2Hp R0P59+knp2I+p47rSR1zuLNcFIXkTg2UG3o1ml1v2q/9wSE8vbwuTiLJxfftTbNL88am52ARLy/S wz2waFL8g+FXP6tDnZ0afyAdmEUQ4u46owjrIk/IgJArCaxBkOsCeF3x/wvqHwAAAP//AwBQSwEC LQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4AAADhAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNd LnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4/SH/1gAAAJQBAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC8BAABfcmVscy8u cmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQA5ztJc7gEAAOkDAAAOAAAAAAAAAAAAAAAAAC4CAABkcnMvZTJv RG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAFKTIE3wAAAAkBAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAEgEAABkcnMv ZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABADzAAAAVAUAAAAA " strokecolor="black [3040]"/>Ключи К1, К2, К3 – замкнуты ___________

4 bWxMj8FOwzAQRO9I/IO1SFwq6hBIWkKcClXiAodC4QOcZEki7HWI3dT9e7YnuM3sjmbflptojZhx 8oMjBbfLBARS49qBOgWfH883axA+aGq1cYQKTuhhU11elLpo3ZHecd6HTnAJ+UIr6EMYCyl906PV fulGJN59ucnqwHbqZDvpI5dbI9MkyaXVA/GFXo+47bH53h+sgpfd2+KUxnzxs8rqbZzXJr56o9T1 VXx6BBEwhr8wnPEZHSpmqt2BWi8M+4fsjqMsVhkIDtynOYv6PMhBVqX8/0h2CwAA//8DAFBLAQIt ABQABgAIAAAAIQC2gziS/gAAAOEBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10u eG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADj9If/WAAAAlAEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALwEAAF9yZWxzLy5y ZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAL29xzHvAQAA5wMAAA4AAAAAAAAAAAAAAAAALgIAAGRycy9lMm9E b2MueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAGoiDaTdAAAACQEAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAASQQAAGRycy9k b3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPMAAABTBQAAAAA= " strokecolor="black [3040]"/>_______________________________________

К2 _______________________________________

3. Ключи К1 и К2 замкнуты, К3 разомкнут ____

К3 _____________________________________.

4. Ключи К1 и К3 замкнуты, К2 разомкнут ____

______________________________________.

4. Электрическая цепь состоит из батареи аккумуляторов, лампы, звонка и двух ключей, причём один ключ включает только лампу, а второй только звонок. Начерти схему данной электрической цепи.

 


Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Электрическая цепь и её элементы

Электрической цепью называют совокупность электротехнических устройств, образующих путь для прохождения электрического тока и предназначенных для передачи, распределения и взаимного преобразования электрической и других видов энергии.

Электромагнитные процессы, протекающие в устройствах электрической цепи, могут быть описаны при помощи понятий об электродвижущей силе (Э.Д.С.), токе и напряжении.

Электрические цепи, в которых получение электрической энергии, её передача и преобразование происходят при неизменных во времени токах и напряжениях, называют цепями постоянного тока. В таких цепях электрические и магнитные поля также не изменяются во времени. Так как токи и напряжения постоянны, то изменения этих величин во времени равны нулю:

;.

Поэтому и напряжение на индуктивности UL, и ток через ёмкость, зависящие от изменения этих величин, также равны нулю:

;

Из этого следует, что в индуктивности сопротивление постоянному току равно нулю, а ёмкость, наоборот, представляет собой бесконечно большое сопротивление. Поэтому в цепи постоянного тока катушка индуктивности представляет собой закоротку (обычный провод, сопротивлением которого можно пренебречь), а ёмкость (конденсатор) – представляет собой разрыв цепи.

Основными элементами электрической цепи являются источники и приёмники электрической энергии, которые соединяются между собой проводами.

В источниках электрической энергии (электромагнитные генераторы, гальванические элементы, термопреобразователи и др.) происходит преобразование механической, химической, тепловой и других видов энергии в электрическую.

В приёмниках электрической энергии (электродвигатели, электротермические устройства, лампы накаливания, резисторы, электролизные ванны и др.), наоборот, электрическая энергия преобразуется в тепловую, световую, механическую, химическую и др.

Схема электрической цепи

Графическое изображение реальной электрической цепи с помощью условных символов и знаков называется электрической схемой.

Такая схема представляет собой идеализированную цепь, которая служит расчетной моделью реальной цепи и иногда называется эквивалентной схемой замещения. Эта схема по возможности должна отражать реальные процессы, происходящие в действительности.

При проведении расчетов каждый реальный элемент цепи заменяется элементами схемы.

В цепях постоянного тока чаще всего используют два основных элемента: источник энергии с Э.Д.С. Е c внутренним сопротивлением r0 и резистивный элемент (нагрузка) с сопротивлением R. Под внутренним сопротивлением генератора r0 понимают сопротивление электрическому току всех элементов внутри генератора.

Сопротивление приёмникаR характеризует потребление электрической энергии, то есть превращение электрической энергии в другие виды с выделением мощности:

Для проведения анализа электрической цепи важно выделить такие понятия, как ветвь, узел и контур.

Ветвь – участок электрической цепи, образованный последовательно соединёнными элементами и характеризующийся собственным значением тока в данный момент времени.

Узел – это точка соединения трёх и более ветвей (если на электрической схеме в месте пересечения двух линий стоит точка, то в этом месте есть электрическое соединение 2х линий, в противном случае его нет).

Контур – замкнутая часть цепи, состоящая из нескольких ветвей и узлов. Различают такие понятия, как геометрический и потенциальный узел.

На рис. 1.2 приведена схема электрической цепи, содержащей 4 геометрических узла, 3 потенциальных узла и 5 ветвей.

Заземление любой точки схемы означает, что потенциал этой точки принят равным нулю. Токораспределение в такой схеме не изменяется, так как никаких новых ветвей, по которым могли бы протекать токи не образуется. Если же заземлить 2 точки схемы и более, то в этом случае в схеме токораспределение изменится.

Активные элементы

В линейных электрических цепях в качестве источников энергии различают источники Э.Д.С. и источники тока.

Идеальный источник Э.Д.С. имеет неизменное Э.Д.С. и напряжение на выходных зажимах при всех токах нагрузки. У реального источника – Э.Д.С. и напряжение на зажимах изменяются при изменении нагрузки (например, вследствие падения напряжения в обмотках генератора). В электрической схеме это учитывается последовательным включением резистора r0. Идеальный источник напряжения изображен на рис. 1.3.

Напряжение Uab зависит от тока приёмника и равно разности между Э.Д.С. генератора и падением напряжения на его внутреннем сопротивлении r0:

. Ток, протекающий по цепи, также зависит от сопротивления нагрузки:

. Если принять Э.Д.С. источника его внутреннее сопротивление и сопротивление приёмника не зависящими от тока и напряжения, то внешняя характеристика источника энергии U12 = f(I) и ВАХ приёмника Uab = f(I) будут линейными (рис. 1.4).

По рис. 1.4 видно, что по мере нарастания тока в цепи напряжение на нагрузке возрастает, а, следовательно, уменьшается напряжение на выходных зажимах источника.

Источник тока характеризуется бесконечным внутренним сопротивлением и бесконечным значением Э.Д.С., при этом выполняется равенство:

Если r0>>RH и I0<<I, то есть источник энергии находится в режиме, близком к короткому замыканию, то можно принять ток I0=0.

Такой источник с внутренним сопротивлением r0 = ∞ (g0=0) называют идеальным источником тока

Пассивные элементы

Основными пассивными элементами электрической цепи являются резистивные, индуктивные и емкостные. Рассмотрим их силовые характеристики при постоянном токе.

Электротехническое устройство, обладающее сопротивлением и применяемое для ограничения тока, называется резистором. (рис. 1.9).

Идеализированные модели резисторов называются резистивными элементами (при идеализации пренебрегают токами через изолирующие покрытия резисторов, каркасы проволочных резисторов и т. п.).

Основной величиной, характеризующей резистор, является его сопротивление R, которое определяется из соотношения:

называемого законом Ома. Сопротивление измеряется в Омах: [R] = [U\I] = В\А = Ом. К пассивным элементам относят также и индуктивный элемент - катушку индуктивностью L (Рис. 1.11).

Катушкой называется обмотка изолированного провода, намотанного на каркас или без каркаса, имеющая выводы для присоединения.

L – параметр, который определяет способность катушки создавать магнитное поле. Он зависит от геометрических параметров катушки, числа её витков и от магнитных свойств сердечника, на который намотана катушка.

Из-за появления магнитного поля цепь будет пронизываться магнитным потоком. Для характеристики катушки индуктивности, как элемента электрической цепи достаточно вычислить потокосцеплениеψ. Индуктивность Lявляетсякоэффициентом пропорциональности между ψ и I:

Между двумя любыми проводниками, разделёнными диэлектриком, существует электрическая ёмкость. Коэффициент пропорциональности С называют ёмкостью

;

studfiles.net

Электрическая цепь и составные её части

 

Что мы называем цепью? Это соединенные воедино звенья. Цепь соединяет вместе два или более объектов. Если цепь разорвать, то и объекты перестанут быть соединенными. Когда мы говорим об электрической цепи, то смысл остается тем же. Давайте разберемся, что такое электрическая цепь и из чего она состоит.

Элементы электрической цепи

При рассмотрении простейших электрических цепей в восьмом классе выделяют следующие составные части электрической цепи: источник тока, нагрузка, соединительные провода, ключ.

Источник тока – это нечто, питающее всю цепь электрическим током, создающее в ней электрическое поле. Вследствие этого движутся электроны, и перемещается заряд от одного элемента электрической цепи к последующим. Источником тока может быть простая батарейка, аккумулятор, розетка сети 220 В и так далее.

Нагрузкой или приемником тока в общем смысле называется нечто, потребляющее электрический ток и производящее вследствие этого некую нужную нам работу. Например, обычная лампочка – это нагрузка. Ток, проходя через лампочку, совершает работу по нагреванию спирали, отчего она светится.

Соединительные провода – это провода, соединяющие между собой все элементы цепи.

Ключ – это простейшее устройство для замыкания и размыкания цепи. Выключатель, рубильник, кнопка – все это разные варианты ключей.

Принцип функционирования электрической цепи

Таким образом, простейшая электрическая цепь функционирует следующим образом: от источника заряд движется по проводам к нагрузке, совершает там некую работу и дальше движется по проводам вновь к источнику. Но уже к другому полюсу источника. Электрический заряд, проходя через нагрузку, совершает некую работу и, соответственно, теряет энергию. Эта энергия восполняется в источнике тока. Ключ служит для размыкания и замыкания цепи. То есть, в любой момент мы можем разомкнуть цепь, и ток перестанет идти. Лампочка потухнет, двигатель остановится, нагрузка перестанет получать энергию. При замыкании ключа цепь восстановится, и ток потечет вновь.

Таков принцип функционирования любой электрической цепи. Сколь бы сложной и разветвленной она ни была, суть все равно остается той же, – ток от источника течет к приемнику и совершает там некую работу. Важное условие для работы любой цепи – это, чтобы она была замкнутой. При обрыве цепи в любом месте, это будет равносильно размыканию ключа, и ток перестанет течь.

Для того чтобы можно было наглядно изобразить электрическую цепь на бумаге, ее рисуют в виде чертежей, которые называются схемами. На схемах все элементы цепи имеют свои условные обозначения. Любую существующую цепь можно зарисовать и рассчитать на бумаге. Обычно процесс создания сколько-нибудь сложной цепи так и начинается – с чертежа на бумаге, где все тщательно рассчитывается и  продумывается, прежде чем приступить к непосредственному созданию реальной электрической цепи.

Нужна помощь в учебе?



Предыдущая тема: Электрический ток: сущность, определение, источники тока
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspТок в металлах: действия тока и направление тока

Все неприличные комментарии будут удаляться.

www.nado5.ru

Элементы электрической цепи

 

Известно, что электрическая цепь представляет собой совокупность различных устройств. Они обеспечивают протекание электрического тока, большинство процессов в них можно охарактеризовать различными величинами, такими, как напряжение, сила тока, сопротивление.

Исходя из вышенаписанного, можно сказать, что электрическая цепь – это совокупность определённых объектов и устройств, которые выступают как «путь» для протекания электрического тока. В электрической цепи могут протекать различные токи, как постоянные, так и переменные. Электрические цепи можно часто встретить в их графическом изображении - электрические схемы, в них указываются все присутствуютвующие в цепи элементы.

Разновидности электрических цепей

Они могут разделяться по своему строению, выделяют два основных вида: разветвлённые и неразветвлённые. Первый вид условно можно отнести к простым видам цепей. В таких электрических цепях протекает одинаковый по силе ток. Разветвлённые цепи отличаются достаточно простым, прямолинейным видом. В них, как правило, небольшое количество элементов.

Однако, и разветвлённые цепи также могут простыми, это совсем не значит, что они сложны по своему строению. Разветвлённость цепи лишь предполагает наличие узлов и ветвей в ней.

Ветвь – это заключённый между двумя узлами участок электрической цепи, элементы которого соединены последовательно. Сила тока в ветвях разветвлённых цепей может быть разная. Узел – место соединения в электрической цепи не менее трех ветвей.

Другой отличительной характеристикой цепей друг от друга, является их линейность или нелинейность. Если в цепи содержатся нелинейные элементы, то и цепь, соответственно, называют нелинейной. К таким элементам можно отнести элементы, которые обладают нелинейными вольт-амперными или кулон-вольтными характеристиками. Если в цепи имеется хотя бы один такой элемент, то и вся цепь относится к категории нелинейных.

Линейные цепи не содержат подобных элементов, в них не содержатся только такие элементы как конденсаторы, резисторы, катушки-индуктивности. Также под линейными цепями могут пониматься цепи, в которых содержаться электронные устройства с определёнными диапазонами характеристик, т. е. эти характеристики линейные. Это могут быть различные усилители, другие устройства с активными элементами и прочее.

Основные группы элементов электрической цепи

Как уже было сказано ранее, в электрической цепи обязательно присутствуют самые различные элементы, несущие свои какие-либо функции. Все их можно условно разделить на 3 группы:


Первая группа элементов – это источники питания. Сюда относятся все устройства, которые служат для питания электрической цепи. Это различные аккумуляторы, гальванические элементы, термоэлектрические и электромеханические генераторы и т. д. Они обеспечивают питание электрической цепи, их особенность в том, что их внутреннее сопротивление невелико, если сравнить его с сопротивлением остальных элементов электрической цепи.

Вторая группа элементов – собственно, нагрузка, включает все устройства, которые преобразуют электрическую энергию в любые другие её виды: механическую, тепловую, световую и т. д. Устройства этой группы также называют электроприёмниками. К электроприёмникам можно отнести различные устройства, механизмы, такие как электродвигатели, осветительные приборы, нагреватели и прочее. Их основные характеристики – это напряжение и мощность. Для того чтобы прибор работал в нормальном режиме, на его концах, клеммах, нужно всегда поддерживать нужное стабильное напряжение.

Третья группа элементов состоит из коммутационных элементов, предназначенных для передачи электрической энергии от источников питания (элементов первой группы) к электроприёмникам (элементам второй группы). Сюда относятся провода, различные устройства, поддерживающие напряжение и силу тока, устройства измерения, защиты и т. д.

Особенности соединения элементов электрической цепи

Разумеется, все элементы электрической цепи взаимодействуют между собой, т. к., обязательно соединены. Выделяют два вида соединений: последовательное и параллельное:

При последовательном подключении все элементы строго идут друг за другом – «конец» одного элемента соединён с «началом» другого, который таким-же образом соединяется со следующим элементом. В этом случае нельзя получить разветвлённую цепь. Параллельная цепь имеет разветвления, так что это более сложная и распространённая электрическая цепь.

volt220.ru

Электрические цепи и их элементы | Справочник

Электрическая цепь представляет собой совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, токе и напряжении. В электрической цепи постоянного тока могут действовать как постоянные токи, так и токи, направление которых остается постоянным, а значение изменяется произвольно во времени или по какому-либо закону.

Электрическая цепь состоит из отдельных устройств или элементов, которые по их назначению можно разделить на 3 группы. Первую группу составляют элементы, предназначенные для выработки электроэнергии (источники питания). Вторая группа — элементы, преобразующие электроэнергию в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую, химическую и т. д.). Эти элементы называются приемниками электрической энергии (электроприемниками). В третью группу входят элементы, предназначенные для передачи электроэнергии от источника питания к электроприемнику (провода, устройства, обеспечивающие уровень и качество напряжения, и др.).

Источники питания цепи постоянного тока — это гальванические элементы, электрические аккумуляторы, электромеханические генераторы, термоэлектрические генераторы, фотоэлементы и др. Все источники питания имеют внутреннее сопротивление, значение которого невелико по сравнению с сопротивлением других элементов электрической цепи.

Электроприемниками постоянного тока являются электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, нагревательные и осветительные приборы и др. Все электроприемники характеризуются электрическими параметрами, среди которых можно назвать самые основные — напряжение и мощность. Для нормальной работы электроприемника на его зажимах (клеммах) необходимо поддерживать номинальное напряжение. Для приемников постоянного тока оно составляет 27, 110, 220, 440 В, а также 6, 12, 24, 36 В.

Графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения ее элементов и показывающее соединения этих элементов, называется схемой электрической цепи. В таблице показаны условные обозначения, применяемые при изображении электрических схем.

Условные обозначения в электросхемах

Участок электроцепи, вдоль которого протекает один и тот же ток, называется ветвью. Место соединения ветвей электроцепи называется узлом. На электросхемах узел обозначается точкой. Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется контуром электрической цепи. Простейшая электрическая цепь имеет одноконтурную схему, сложные электрические цепи — несколько контуров.

Элементами электрической цепи являются различные электротехнические устройства, которые могут работать в различных режимах. Режимы работы как отдельных элементов, так и всей электрической цепи характеризуются значениями тока и напряжения. Поскольку ток и напряжение в общем случае могут принимать любые значения, то режимов может быть бесчисленное множество.

Режим холостого хода — это режим, при котором тока в цепи нет. Такая ситуация может возникнуть при разрыве цепи. Номинальный режим бывает, когда источник питания или любой другой элемент цепи работает при значениях тока, напряжения и мощности, указанных в паспорте данного электротехнического устройства. Эти значения соответствуют самым оптимальным условиям работы устройства с точки зрения экономичности, надежности, долговечности и пр.

Режим короткого замыкания — это режим, когда сопротивление приемника равно нулю, что соответствует соединению положительного и отрицательного зажимов источника питания с нулевым сопротивлением. Ток короткого замыкания может достигать больших значений, во много раз превышая номинальный ток. Поэтому режим короткого замыкания для большинства электроустановок является аварийным.

Согласованный режим источника питания и внешней цепи возникает в том случае, когда сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению. В этом случае ток в цепи в 2 раза меньше тока короткого замыкания.

Самыми распространенными и простыми типами соединений в электрической цепи являются последовательное и параллельное соединение. 

es.novosibdom.ru