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
Как собрать электрическую цепь
Электрическая цепь – это общность разных устройств и объектов, по которым течёт электрический ток. Собрать простейшую электрическую цепь вовсе нетрудно, и совладать с этим сумеет даже школьник. Вот всё, что нужно знать для выполнения этой задачи.
Вам понадобится
Инструкция
1. Запомните основные составляющие части цепи. Любая электрическая цепь должна содержать источник тока (гальванический элемент, аккумулятор, фотоэлемент, электрический генератор либо иной элемент, тот, что создаёт электрическое поле, обеспечивает движение электрических зарядов).
2. Помимо того, любая цепь содержит покупатель (лампа либо всякий прибор, тот, что преобразует электрическую энергию в механическую, световую, тепловую). Источник и покупатель соединяются между собой проводами (либо проводниками, т.е. теми соединительными элементами, в которых есть электрические заряды).
3. Также в электрическую цепь входят добавочные элементы управления (скажем, выключатель либо ключ, тот, что замыкает и размыкает цепь ), приборы, измеряющие электрические величины (амперметр, вольтметр) и защитные агрегаты (предохранители). Элементы охраны подключают к цепи в опасных обстановках.
4. Простейшая электрическая цепь состоит из дюже небольшого числа элементов: источника тока, лампы, соединительных проводов и выключателя. Дабы независимо собрать такую цепь , первым делом объедините лампу накаливания с источником тока. Для этого возьмите провод и объедините при помощи него лампу и батарейку (источник тока).
5. Дальнейшим проводником (подводящим проводом) объедините лампу накаливания с выключателем (ключом). Обратите внимание на то, что ключ при сборке цепи должен находиться в разомкнутом состоянии. Будьте внимательны: выключатель изготовлен из проводящего материала, следственно прикасайтесь лишь к изолирующей ручке.
6. Для того дабы в цепи был электрический ток, цепь должна быть замкнутой. Следственно надобно объединить ключ (выключатель) с источником тока. Один конец соединительного провода подключите к выключателю, а 2-й – к источнику тока. Теперь электрическая цепь собрана.
7. Лампа не включается лишь потому, что ключ находится в разомкнутом расположении, и цепь , следственно, тоже разомкнута. Все элементы есть, но электрического тока в цепи нет. Для того, дабы лампа загорелась, замкните ключ.
8. Дабы сотворить больше трудную электрическую цепь , понадобится больше сильный источник тока и добавочные элементы.
Совет 2: Как течет электрический ток
Электрическую энергию энергично применяют в быту, на производстве и в транспорте, и все это вследствие работе электрического тока. Его подводят к покупателю по проводам от электростанций.
Инструкция
1. Само слово «ток» обозначает течение либо направленное движение чего-либо. Что перемещается в проводах, идущих от электростанций?
2. В атомах тел имеются электроны, владеющие негативным зарядом, движение которых обусловливает разные физические и химические явления. Впрочем зарядом могут владеть и больше большие частицы вещества – ионы. И все эти заряженные частицы могут перемещаться в проводах. Упорядоченное, направленное их движение называют электрическим током.
3. Для приобретения электрического тока в проводнике необходимо сотворить в нем электрическое поле. Под действием поля заряженные частицы, способные вольно перемещаться, приходят в движение по направлению воздействия электрических сил. Так появляется электрический ток.
4. Для долгого существования электрического тока в проводнике нужно непрерывно поддерживать в нем электрическое поле. Для создания и поддержания поля применяют источники электрического тока.
5. Внутри источника тока совершается работа по распределению разноименных зарядов – позитивных и негативных. Они накапливаются на различных полюсах источника. Клеммами либо зажимами к полюсам подсоединяют проводники: один к правильному полюсу, иной – к негативному. И при замыкании цепи (соединении проводников между собой) свободные заряженные частицы начинают двигаться в определенном направлении.
Обратите внимание!
Примитивная электрическая цепь состоит из источника тока, приемника и проводов. Используют также замыкающие и размыкающие устройства – ключи, рубильники, выключатели и т.д. Для появления тока цепь должна быть замкнутой.
Полезный совет
В источниках тока механическая, внутренняя либо какая-нибудь иная энергия превращается в электрическую. К примеру, в электрофорной машине механическая энергия превращается в электрическую, в термоэлементе – внутренняя, в фотоэлементе – световая. Делать работу по распределению зарядов способна и энергия химических реакций.
Источник