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:
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):
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:
Падение напряжения на всех резисторах будет равно приложенному напряжению к участку с параллельным соединением резисторов:
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!
Источник
1.2. Электрическая цепь и ее элементы
Электрическая цепь – совокупность устройств (элементов), предназначенных для направленного движения электрических зарядов (электрического тока) и связанных с ним электромагнитных процессов.
Электрическая цепь служит для генерирования, передачи и преобразования электрической (электромагнитной) энергии и сигналов.
Основные элементы электрической цепи – источники, приемники и линии передачи.
Источник электрической энергии и сигналов – устройство, преобразующее различные виды энергии неэлектромагнитной природы в электромагнитную (гальванический элемент, аккумулятор, электромеханический генератор).
Приемник электрической энергии и электрических сигналов – устройство, преобразующее электрическую энергию в другие виды энергии (электротермические устройства, электрические лампы, резисторы, электрические двигатели).
Линия передачи электрической энергии и электрических сигналов – проводники (материалы, среды, имеющие свободные заряды) и электромагнитные поля, с помощью которых осуществляется передача электрической энергии и сигналов от источников к приемникам.
Кроме того, элементами электрической цепи могут быть преобразовательные, коммутационные и измерительные устройства (приборы).
Преобразователь электрической энергии – устройство, преобразующее параметры (напряжение, ток, их форму, величину, частоту) электромагнитной энергии (трансформаторы, выпрямители, инверторы, преобразователь частоты).
Коммутационные устройства предназначены для изменения режима работы электрической цепи: отключение и включение источников, приемников, изменения параметров участков цепи. Это контакторы, переключатели, выключатели, разъединители.
Измерительные устройства – приборы для измерения различных параметров электромагнитных процессов, протекающих в электрической цепи (амперметры, вольтметры, ваттметры и т.д.).
Схема электрической цепи – графическое изображение электрической цепи, содержащее условные изображения ее элементов и показывающее соединение этих элементов.
ЕСКД «Обозначения условные графические в схемах». ГОСТ 2.721-74 – 2.758-81.
Приемники, источники:
–элемент гальванический;
–лампа накаливания;
–генератор постоянного тока электромеханического типа;
–резистор;
–потенциометр;
–реостат;
–катушка индуктивности;
–конденсатор.
Коммутационные устройства:
–нормально разомкнутый контакт;
–нормально замкнутый контакт;
–переключающий контакт.
Показывающие приборы (A, V, W):
Преобразовательные устройства:
–воздушный трансформатор;
–диодный мост (двухполупериодный выпрямитель);
–инвертор.
Принципиальная схема электрической цепи – схема электрической цепи, изображающая соединение реальных элементов этой цепи.
Пример. Простейшая электрическая цепь – гальванический элемент, соединенный с лампой накаливания через выключатель с помощью соединительных проводов. Для измерения напряжения и тока в цепь включены вольтметр и амперметр.
Функциональная (структурная, блок-схема) – схема электрической цепи, изображающая соединение отдельных блоков сложной электрической цепи, выполняющих определенные функции (усиление, выпрямление, инвертирование т.д.)
Двухполюсник – часть электрической цепи, которая рассматривается относительно двух каких-либо зажимов.
Четырехполюсник – часть электрической цепи, имеющая два входных и два выходных зажима.
Активная цепь – часть электрической цепи, в которой действуют источники электрической энергии.
Пассивная цепь – часть электрической цепи, в которой нет источника электрической энергии.
Схема замещения электрической цепи
Ни функциональная, ни принципиальная схемы электрических цепей не отражают количественную сторону электромагнитных процессов, которые имеют место в элементах цепи и которые определяют режим работы этой цепи независимо от конструкции и физической природы этих элементов.
Схема замещения(расчетная математическая модель, эквивалентная)электрической цепи–схема электрической цепи, изображающая соединения абстрактных, идеальных элементов, с достаточным приближением отображающих электромагнитные процессы в электрической цепи.
В теории электрических цепей реальные элементы, из которых составляется электрическая цепь, заменяются абстрактными идеальными элементами с определенными свойствами.
Какие же это элементы? И какие электромагнитные процессы они отражают?
Источник