Электрическая цепь. Что такое электрическая цепь

Содержание

Индивидуальная схема — это схема, в которой источник обеспечивает максимальную мощность нагрузки. Из уравнений (1.5) и (1.12) можно найти мощность, рассеиваемую в сопротивлении нагрузки

Электрическая цепь

Электрическая цепь — это совокупность технических устройств и природных объектов, по которым протекает электричество, т.е. происходит плавное, направленное движение электрических нагрузок.

Для перемещения груза ему необходимо передать определенное количество энергии, а устройство, выполняющее эту функцию, называется источником энергии. Источник электроэнергии — это элемент электрической цепи. Энергия, передаваемая движущемуся грузу источником, может быть получена только путем преобразования других видов энергии (тепловой, химической, механической, световой) или путем воздействия электрической нагрузки в магнитном поле, стимулированном другим источником.

Электричество, вырабатываемое источником, может вызывать различные явления. Он нагревает элемент, через который проходит, вызывает свечение материала и создает механические силы. Техническое устройство, называемое электроприемником, когда желаемый эффект от потока электроэнергии заключается в преобразовании электроэнергии в другие формы.

Источник и приемник могут работать вместе, только если между ними есть грузовой путь. Кроме того, перемещение груза должно осуществляться с минимальной потерей энергии. В электрических цепях эта функция выполняется с помощью соединительных линий или кабелей.

Таким образом, электрическая цепь обычно состоит из трех элементов: электричества, приемников и соединительных кабелей.

Поскольку состав и соединения электрических цепей неограниченно варьируются, для их представления используется набор символов с различной степенью абстракции, называемых диаграммами. Схема соединений (рис. 1.1, а) больше соответствует реальному объекту (рис. 1.1, б). Они помогают в установке и ремонте иллюстрированных устройств. Принципиальные схемы (рис. 1.1, в) показывают условные изображения элементов схемы и их соединений. Эти диаграммы подходят для изучения принципа работы. Наиболее абстрактное представление об электрической цепи дают схемы обмена (рис. 1.1, г). Они предназначены для исследования электромагнитных процессов и являются вычислительными моделями устройства. Реальные элементы электрической цепи заменяются на схеме расчетной моделью, которая учитывает только основные параметры и свойства. Химический источник (аккумулятор) заменяется идеальным источником

и включение резистора D, соответствующего потерям энергии в аккумуляторе. Амперметры и вольтметры заменяются входными резисторами (после гораздо меньшего, чем сопротивление лампы накаливания, исключенного из схемы замещения (рис. 1.1, Е).

Вы можете найти эти страницы полезными.

Если известны параметры всех элементов диаграммы обмена, то всегда можно определить условия, используя законы электричества. С этого момента вместо термина принципиальная схема используйте сокращенную схему или просто схему.

На принципиальной схеме два провода могут использоваться для обозначения одного или нескольких участков, которые соединены с остальной частью схемы. Такие участки электрической цепи называются биполярными цепями. В простейшем случае двухполюсная схема состоит из одного элемента цепи, например, лампа, вольтметр и амперметр, показанные на рис. 1.1, являются двухполюсными. Если биполярная сеть не содержит источника питания, она называется пассивной. Иначе, двухтерминальная сеть — это активная сеть с двумя терминалами. Двухполюсник D-E на рисунке 1.1 является активным двухполюсником, состоящим из источника ЭЭД и внутреннего сопротивления обменной цепи.

Основные величины, характеризующие электрическую цепь

Электричество — это направленное движение электрических носителей. Носителями металла являются электроны плазмы и электролита — ионы. В полупроводниках так же, как и в грузовых носителях

Дефекты в электронной оболочке ядра кристаллической решетки — «дырки». Они являются функциональным эквивалентом положительных нагрузок.

Наличие электричества обозначается тремя последствиями

• в окружающей среде возникает магнитное поле;
• проводник, по которому протекает ток, нагревается;
• в проводниках с ионной проводимостью возникает перенос вещества.

Стоимость электроэнергии определяется как нагрузка q, проходящая через поверхность в час, т.е. количество нагрузки q.

В частности, такой поверхностью может быть участок пересечения трубопровода.

В случае количества нагрузки, где.

Из выражения (1.1) получается единица измерения электрического тока

За направление тока принимается направление движения положительного заряда под действием электрического поля, т.е. направление, противоположное направлению движения электронов в трубопроводе. Если такое направление неизвестно, оно выбирается произвольно и принимается за положительное для ветвей электрической цепи. После расчета работы схемы некоторые значения мощности могут оказаться отрицательными. Это означает, что фактическое направление тока противоположно выбранному направлению.

Электричество различают непрерывное (рис. 1.3, а) и переменное (рис. 1.3, б). Переменный ток может быть синусоидальным (рис. 1.3, б) или несинусоидальным (рис. 1.3, в-г).

Электродвижущая сила. Движение носителей зарядов в электрической цепи, как всякое движение требует передачи энергии движущимся объектам. Когда заряженная частица получает энергию в определенном участке цепи, сила, действующая на этот участок, перемещает частицу, или электродвижущую силу (ЭДС). Участок цепи, где действует ЭДС, является источником электрической энергии (энергии движущихся носителей заряда). Источниками энергии для получения ЭДС являются различные физические явления, которые влияют на заряженные частицы, такие как химические, тепловые, электромагнитные и другие процессы. Численно ЭДС равна работе по перемещению единичного заряда на участке её действия. Отсюда единицу ЭДС можно получить как

Напряжение. В электрических цепях, где отсутствует электромагнитное напряжение, перемещение грузового носителя влечет за собой затраты энергии, приобретенной ранее путем преобразования ее в другие формы. Эта процедура характеризуется падением напряжения или просто напряжением u Численно равна работе, затраченной на перемещение заряженных частиц по участку электрической цепи, и равна цене смещенной нагрузки.

Когда нагрузка загружена в безвихревое электрическое поле, это определение идентично потенциалу электрической цепи, т.е. смыслу разности предельных динамик участков. Следует отметить, что потенциал отдельной точки не может быть определен, так как он равен задаче перемещения единичного груза из бесконечности в конкретную точку. Однако разность потенциалов между двумя точками всегда можно определить, задав потенциал одной из них в качестве точки отсчета, т.е. нуля.

Единица измерения напряжения и разности потенциалов такая же, как и ЭДС:

За положительное направление напряжения на некоторых участках цепи принимается направление от самого высокого потенциала к самому низкому, когда точки перемещаются от точки к точке на участках, где отсутствует ЭДС. Положительное направление напряжения на этих участках, которое идет от самого низкого потенциала к самому высокому динамическому, совпадает с положительным направлением протекания тока. Если направление положительное, то HED измеряется до самого высокого потенциала. Это направление обозначено стрелками в символе источника на схеме (рис. 1.1 и 1.2).

Пассивные элементы электрической цени

Пассивные элементы электрической цепи — это те элементы, которые не могут производить электричество. К ним относятся резисторы, катушки и конденсаторы.

Требуется работа по перемещению нагрузки в электрическую цепь. Величина работы определяется характеристиками среды, в которой передается нагрузка, что преувеличивает сопротивление. Энергия, затраченная на эту реакцию, безвозвратно преобразуется в тепло. Величина, характеризующая затраты энергии на перемещение груза по определенному участку цепи, — это электрическое сопротивление или просто сопротивление. Он равен отношению напряжения в цепи к току в цепи.

Выражение (1.4) является формой записи метода Джоуля-Ренца. Если ток течет по электрической цепи с сопротивлением R, количество тепла, выделяемого в цепи, равно тепловым затратам на перемещение нагрузки. Поэтому.

Сопротивление измеряется в СИЭМ (см).

Электрическое сопротивление — это основной параметр элементов электрической цепи, используемый для ограничения тока и называемый сопротивлением.

Идеализированные резисторы имеют только этот параметр и называются антистатическими элементами.

Значение сопротивления резистора зависит от свойств резистора и его геометрических размеров, а также от его геометрических размеров. Однако это также зависит от величины и направления тока. Если вольт-амперная характеристика (КВХ) резистора не зависит от тока, то он представляет собой прямую линию (рис. 1.4, A) и является линейным элементом электрической цепи. Из уравнения (1.4) характеристического вольтамперного рис. следует, что сопротивление может быть определено как касательная линия тренда CVC (рис. 1.4; a)

где

Используя уравнения (1.2b) и (1.4)

Протекание тока в электрической цепи сопровождается возникновением магнитного поля в окружающей среде. Магнитному полю присуща энергия, равная работе, совершаемой электрическим током i в процессе создания поля и численно равная
Величина индуктивности участка электрической цепи зависит от магнитных свойств окружающей среды, а также от формы и геометрических размеров проводников, по которым протекает ток, возбуждающий магнитное поле. Чем больше величина магнитного потока, который прилипает к цепи электрической цепи (проникает в цепь), тем больше другой, тем больше величина его индуктивности. Сумма сцепляющихся с контуром цепи элементарных магнитных потоков ФА называется потокосцеплением , где

Самовоспроизводство — это отношение чистого потока на участке цепи к цене и текущей стоимости.

Единицей измерения индуктивности является

Зависимость между соосностью и током индуктивного элемента называется характеристической кривой (кривая V-допуска). Для линейных отношений между этими величинами индуктивный элемент является линейным, и самовоспроизведение может быть определено как тангенс наклона VBAC (рис. 1.4 b).

где

Знак минус в уравнении (1.7) указывает на то, что, согласно правилу Ленца, UED работает в противовес индуктивному изменению тока. Чтобы протекать через катушку, самоиндуцированное SE должно быть уравновешено равным противонаправленным напряжением

Через все элементы неразветвленной цепи протекает один и тот же ток. Простая линия ветвления имеет три ветви и два узла. Для каждой отрасли характерен свой поток тока. Ветвь образуется элементами, соединенными в столбец, и определяется как часть цепи, заключенной между двумя узлами. Узел — это точка, в которой сходятся три ветви.

Каковы основные свойства, которые могут изолировать все электрические цепи? То же, что и сегодня! Существуют цепи постоянного тока и цепи переменного тока. Цепи непрерывного тока не меняют направления. Полярность источника стабильна. С другой стороны, переменные токи регулярно меняются со временем, как по направлению, так и по величине.

Электрическая цепь

Переменные токи сегодня широко распространены.

Все элементы схемы можно разделить на активные и пассивные. Активные элементы схемы — это те, которые вызывают ЭЭД. К ним относятся источники питания, батареи и электродвигатели. Пассивные элементы — это соединительные кабели и электрический приемник.

Элементы электрических цепей

Приемники и источники питания являются дипольными элементами (диполями) с точки зрения топологии схемы. Для их работы необходимы два полюса, через которые передается или принимается энергия. Устройства, в которых источник течет от источника к приемнику, являются квадрупольными. Для передачи энергии от одного диполя к другому требуется не менее четырех контактов для загрузки и передачи соответственно.

Резисторы — это элементы электрической цепи с сопротивлением. Как правило, все элементы реальной цепи имеют сопротивление вплоть до самого маленького соединительного кабеля. Однако в большинстве случаев этим можно пренебречь, и элементы электрической цепи считаются идеальными.

Существует контракт на представление элементов схемы на диаграмме.

Нажмите на изображение для увеличения

Характеристическая вольт-амперная характеристика является фундаментальной характеристикой элемента цепи. Это зависимость между напряжением и током, протекающим на клеммах элемента. Если вольт-амперная характеристика линейна, то изделие называется линейным. Цепь, состоящая из линейных элементов, является линейной электрической цепью. Нелинейная электрическая цепь — это цепь, в которой сопротивление части цепи зависит от величины и направления тока.

Как соединены элементы электрической цепи? Независимо от сложности схемы, ее элементы соединяются последовательно или параллельно.

Нажмите на изображение для увеличения

Чтобы понять, что это такое, взгляните на цифры.

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.

Нажмите на изображение для увеличения

Классификация электрических цепей

Силовые цепи предназначены для передачи и распределения электроэнергии. Силовые цепи проводят ток к потребителям.

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

Цепь делится в зависимости от силы тока. Например, если ток в цепи превышает 5 ампер, то цепь является силовой. Нажатие на чайник, подключенный к розетке, замыкает цепь тока.

Цепи управления не являются силовыми цепями, но предназначены для активации или изменения рабочих параметров источника питания и оборудования. Примерами цепей управления являются аппаратура управления, контроля и сигнализации.

Электрические цепи предназначены для регистрации изменений рабочих параметров электрооборудования.

Однако, чтобы определить ток в отдельном секторе, сначала необходимо рассчитать напряжение на отдельном участке цепи. Снова используя закон Ома, его можно записать следующим образом

Мы уже говорили о том, что компонентами простой электрической цепи являются источник и приемник энергии, а также соединительные элементы между ними. К электрической цепи также могут быть подключены различные вспомогательные устройства.

Состав электрической цепи

Все элементы, составляющие электрическую цепь, делятся на.

приборы для активации и дезактивации электроцепи;
устройства для измерения силы электротока и напряжения;
предохранители и другие элементы защиты.

Активные компоненты вызывают электродвижущую силу в цепи. К ним относятся двигатели, батареи и аккумуляторы. Все остальные компоненты в цепи считаются пассивными. Полярность пассивных компонентов регулируется в направлении тока («+» — «-«), в то время как полярность активных компонентов может не регулироваться.

Все устройства в электрической цепи делятся на линейные и нелинейные в соответствии с их вольт-амперными характеристиками.

Характеристика вольт-ампер (VAC) — это взаимозависимость силы тока от напряжения (по отношению к элементам электрической цепи).

Линейными считают те элементы в цепи, сопротивление которых постоянно и не зависит от значений электротока и напряжения. ВАХ в этом случае представляет собой на графике прямую линию.
Нелинейными называются те элементы, у которых сопротивление непостоянно и зависит от значений тока или напряжения. В этом случае ВАХ на графике изображена нелинейной линией.

Электрические цепи рисуются на бумаге в виде схем с использованием специальных символов, обозначающих компоненты электрической цепи.

Условные обозначения элементов электрической цепи

В зависимости от типа нагрузки существует четыре режима работы электрической цепи.

Режимы электрической цепи

Если в ходе исследования возникнет непредвиденная ситуация, вы можете обратиться за помощью в образовательную службу Phoenix.HELP.

Номинальный. В этом режиме все устройства работают в условиях, которые были установлены изготовителем.
Согласованный. В таком режиме происходит передача максимальной энергии к приемнику и достигается значение максимальной мощности.
Режим холостого хода. Так называют режим функционирования электроцепи, который возникает при разрыве соединения или отключении нагрузки.
Режим короткого замыкания. Это аварийный режим, который возникает в ходе соединения между собой без сопротивления элементов электроцепи, между которыми есть напряжение.

Электронные схемы