Электрическая цепь называется полной

Что называют электрической цепью, из чего она состоит

Электричество — это энергия, которая может быть преобразована в свет, звук, тепло, радиоволны, электромагнитные поля и различные механические движения. Происходит это при помощи электроцепей.

Что такое электрические цепи

В XXI веке жизнь человека невозможно представить без электроэнергии и всего того, что она дает. Любая техника (компьютер, телефон, духовой шкаф) работает благодаря электронным схемам и электроцепям, по которым проходит ток, создавая нужной величины силу (I) и напряжение (U).

Электрическая цепь — это совокупность устройств и компонентов, функцией которой является передача электротока одними приборами и получение его другими.

Электрический ток может быть передан только при условии замкнутой электроцепи. При разрыве соединения его подача прекращается.

Любая электроцепь в обязательном порядке состоит из следующих элементов, которые считаются основными:

• источник электротока (может быть не один);
• приемник электроэнергии (может быть несколько);
• соединительные провода, которые передают ток.

Источником питания в электроцепи может быть аккумулятор, генератор, фотоэлемент и др. Этот компонент характеризуется небольшим внутренним сопротивлением (R), в отличие от других элементов, входящих в цепь. Приемниками тока могут выступать обогреватели, электролампы, электродвигатели, бытовая техника и др. Для характеристики этих устройств используют специальные параметры: мощность и напряжение. Передача электроэнергии осуществляется по медным и алюминиевым проводам, которые обеспечивают хорошую проводимость тока.

Виды электрических цепей

Существует несколько классификаций электроцепей.

По составляющим частям, они делятся на:

Единственной составляющей внутренней части электроцепи является источник питания. К внешнему участку относятся приемник, провода и другие устройства, включенные в электросхему.

По способу соединения цепи бывают:

• последовательные (неразветвленные);
• параллельные (разветвленные);
• комбинированные (смешанные).

При последовательном соединении все элементы подключаются друг за другом в определенной последовательности. Такая электроцепь является неразветвленной, на каждом ее участке сила тока имеет одно и то же значение. Ярким примером последовательного подключения может служить новогодняя гирлянда.

Для последовательного соединения электроцепи характерны следующие закономерности:

Где I — общая сила тока в цепи, I1 — сила тока на первом участке, I2 — сила тока на втором участке.

Где U — общее напряжение в цепи, U1 — напряжение на первом участке, U2 — напряжение на втором участке.

Где R — общее сопротивление в цепи, R1 — сопротивление на первом участке, R2 — сопротивление на втором участке.

При параллельном соединении проводников получается разветвленная электроцепь. Она состоит как минимум из 3-х ветвей и 2-х узлов (расшифровку определений смотрите ниже), и на каждом ее участке течет свой электрический ток. С параллельным подключением приборов мы ежедневно сталкиваемся в собственном доме, одновременно включая свет в комнате, телевизор, микроволновку и т.п.

Ветвь — это участок электроцепи, для которого характерно одно и то же значение тока.

Узел — это точка соединения всех ветвей электроцепи.

Для параллельного соединения электроцепи действительны следующие формулы:

Где I — общая сила тока в цепи, I1 — сила тока на первом участке, I2 — сила тока на втором участке.

Где U — общее напряжение в цепи, U1 — напряжение на первом участке, U2 — напряжение на втором участке.

Где R — общее сопротивление в цепи, R1 — сопротивление на первом участке, R2 — сопротивление на втором участке.

Комбинированное — представляет собой сочетание двух вышеописанных видов соединений между компонентами.

Состав электрической цепи

Мы уже разобрали, что составными компонентами простейшей электроцепи являются источник и приемник тока, а также соединительные элементы между ними. Также в электроцепь может подключаться различное вспомогательное оборудование:

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

Все элементы, составляющие электроцепь, делятся на:

Активные элементы вызывают электродвижущую силу в цепи, это электродвигатели, элементы питания, аккумуляторы и т. п. Все остальные компоненты, входящие в электросхему, считаются пассивными. Полярность пассивных элементов согласована с направлением электротока (от «+» к «-»), в то время как полярность активных может быть несогласованной.

Все устройства электроцепи в зависимости от вольт-амперной характеристики делятся на линейные и нелинейные.

1. 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.
2. Нелинейными называются те элементы, у которых сопротивление непостоянно и зависит от значений тока или напряжения. В этом случае ВАХ на графике изображена нелинейной линией.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ)— это взаимная зависимость силы электрического тока от напряжения (касательно одного элемента электроцепи).

Условные обозначения элементов электрической цепи

На бумаге электрические цепи изображают в виде схем с использованием специальных символов, обозначающих элементы электроцепи.

Режимы электрической цепи

Выделяют 4 режима работы электроцепи, зависящих от типа нагрузки:

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

Если у вас в учебе зреет аварийная ситуация, смело обращайтесь за помощью к образовательному сервису Феникс.Хелп.

Источник

Электрические цепи для чайников: определения, элементы, обозначения

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

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

Электрические цепи

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

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

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

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

Электрическая цепь

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

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

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

Элементы электрических цепей

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

Приемники и источники тока, с точки зрения топологии цепей, являются двухполюсными элементами (двухполюсниками). Для их работы необходимо два полюса, через которые они передают или принимают электрическую энергию. Устройства, по которым ток идет от источника к приемнику, являются четырехполюсниками. Чтобы передать энергию от одного двухполюсника к другому им необходимо минимум 4 контакта, соответственно для приема и передачи.

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

Существуют условные обозначения для изображения элементов цепи на схемах.

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

Вольт-амперная характеристика – фундаментальная характеристика элементов цепи. Это зависимость напряжения на зажимах элемента от тока, который проходит через него. Если вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию, то говорят, что элемент линейный. Цепь, состоящая из линейных элементов – линейная электрическая цепь. Нелинейная электрическая цепь – такая цепь, сопротивление участков которой зависит от значений и направления токов.

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

При решении задач и анализе схем используют следующие понятия:

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

Чтобы понять, что есть что, взглянем на рисунок:

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

Классификация электрических цепей

По назначению электрические цепи бывают:

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

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

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

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

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

Расчет электрических цепей

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

Сначала выделим контуры и обозначим ток в них. Направление тока можно выбирать произвольно. В нашем случае – по часовой стрелке. Затем для каждого контура составим уравнения по 2 закону Кирхгофа. Уравнения составляются так: Ток контура умножается на сопротивление контура, к полученному выражению добавляются произведения тока других контуров и общих сопротивлений этих контуров. Для нашей схемы:

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

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

Источник