Электрическая цепь составляющие. Электрическая цепь и ее составные части. Метод узловых потенциалов

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.

Но что такое электрическая цепь? Он называется дорогой, которая управляет электрическим током. Основными элементами электрической цепи являются: генератор электрического тока, в данном случае аккумулятор; проводники, которые переносят ток на резистор сопротивления, а затем на переключатель, который является управляющим устройством.

Для каждой электрической цепи для ее работы требуется источник энергии, в данном случае электрический ток. Что такое электрический ток? Это имя получает движение электрических зарядов через трубопровод; т.е. электрический ток представляет собой поток электронов.

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).

Электрическая цепь — основы электротехники

Что такое переключатель или демпфер? Это только контрольное устройство, которое позволяет или предотвращает прохождение электрического тока через цепь, если оно закрыто и, когда оно нет, открыто. Существуют и другие устройства, называемые предохранителями, которые могут быть разных типов и возможностей. Что такое предохранитель? Это устройство защиты для вас, а также для электрической цепи.

Мы знаем, что электрическая энергия может быть преобразована в тепловую энергию. Помните, что каждая схема имеет особенности. Наблюдайте за ними, сравнивайте их и делайте выводы о электрических цепях. Электрические цепи могут быть соединены последовательно, параллельно и смешанным образом, что является комбинацией последних двух.

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).

Категория физических явлений обусловлена ​​наличием электрических зарядов и их взаимодействием. Когда электрический заряд неподвижен или статичен, он производит электрические силы на других зарядах, расположенных в той же области пространства; когда он находится в движении, он также создает магнитные эффекты. Электрические и магнитные эффекты зависят от относительного положения и движения заряженных частиц. Что касается электрических эффектов, эти частицы могут быть нейтральными, положительными или отрицательными.

Электричество имеет дело с положительно заряженными частицами, такими как протоны, которые отталкивают друг друга, и отрицательно заряженные частицы, такие как электроны, которые также отталкивают друг друга. Напротив, отрицательные и положительные частицы притягивают друг друга. Такое поведение можно суммировать, сказав, что заряды одного и того же знака отталкивают друг друга и привлекают заряды различного знака.

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.

Электрические свойства твердых тел

Когда некоторые атомы объединяются для образования твердых тел, один или несколько электронов часто свободны, что может легко перемещаться по материалу. В некоторых материалах, называемых проводниками, некоторые электроны легко высвобождаются. Хорошими драйверами являются металлы, особенно медь и серебро.

Любой материал, который мало сопротивляется потоку электричества, называется электрическим проводником. Разница между проводником и изолятором, который является плохим проводником электричества или тепла, имеет скорее степень, чем тип, поскольку все вещества проводят электричество в большей или меньшей степени. Хороший проводник электричества, такой как серебро или медь, может иметь удельную электропроводность в миллиард раз больше, чем у хорошего изолятора, такого как стекло или слюда. В твердых проводниках электрический ток переносится движением электронов; а в растворах и газах - ионами.

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.

Материалы, в которых электроны сильно связаны с атомами, известны как изоляторы, непроводники или диэлектрики. Некоторые примеры - стекло, резина или сухая древесина. Третий тип материала представляет собой твердое тело, в котором относительно небольшое количество электронов может быть высвобождено из их атомов, так что они оставляют «щель» на месте электрона. Зазор, представляющий отсутствие отрицательного электрона, ведет себя так, как если бы он был единицей положительного заряда. Электрическое поле заставляет как отрицательные электроны, так и положительные пустоты перемещаться по материалу, тем самым создавая электрический ток.

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;

Как правило, твердое вещество полупроводника такого типа имеет сопротивление, большее, чем прохождение тока, чем проводник, такой как медь, но меньше, чем изолятор, например, стекло. Если большая часть тока соответствует положительным отверстиям, то говорят, что это р-тип. Если материал был идеальным проводником, обвинения распространялись бы через него без какого-либо сопротивления; со своей стороны, идеальная изоляция не позволила бы ей зарядиться. Неизвестное вещество, проявляющее какое-либо из этих экстремальных поведений при комнатной температуре.


–потенциометр;


–реостат;

–катушка индуктивности;

–конденсатор.

При этой температуре лучшие проводники обеспечивают очень низкую устойчивость к прохождению тока, а лучшие изоляторы обеспечивают высокое сопротивление. Поток заряда через кабель называется током или электрическим током, а число кулонов, проходящих через секунду на определенном участке кабеля. Один кулон в секунду равен 1 ампер, единица тока электрического тока.

Принудительное применение на единицу нагрузки. Разность потенциалов создает электрическое поле. Разность потенциалов постоянна. Когда частицы заряжаются между двумя точками проводника, выполняется работа. Количество энергии, необходимое для выполнения этой работы на частичной зарядовой частице, известно как разность потенциалов. Эта величина измеряется в вольтах. Когда заряд 1 кулона проходит через разность потенциалов 1 вольт, выполняемая работа равна 1 джоулю. Это определение облегчает преобразование механических и электрических величин.

Коммутационные устройства:

–нормально разомкнутый контакт;


–нормально замкнутый контакт;


–переключающий контакт.

Показывающие приборы (A, V, W):

Земля, большой проводник, который можно считать практически однородным для электрических целей, часто используется в качестве нулевого эталонного уровня для потенциальной энергии. Таким образом, говорят, что потенциал положительно заряженного тела составляет столько вольт над потенциалом земли, а потенциал отрицательно заряженного тела составляет столько вольт ниже земного потенциала.

Если два равных и противоположных грузовых тела соединены посредством металлического проводника, например кабеля, нагрузки взаимно нейтрализуются. Эта нейтрализация осуществляется потоком электронов через проводник, от отрицательно заряженного до положительно заряженного тела. В любой непрерывной системе проводников электроны движутся от точки наименьшего потенциала до точки наибольшего потенциала. Такая система называется электрической цепью.

Преобразовательные устройства:

–воздушный трансформатор;

–диодный мост (двухполупериодный выпрямитель);

–инвертор.

Это элементы, составляющие электрическую цепь. Пассивные элементы - это те, что, когда циркулирующий ток создает разность потенциалов между их выводами и рассеивает мощность в виде тепла. Активными элементами являются устройства, способные генерировать напряжение или ток и подавать питание на заданную нагрузку.

Эти элементы также можно принять за. Активные элементы ⇒ Напряжение и ток имеют одинаковый знак. Пассивные элементы ⇒ напряжение и ток имеют разные знаки. Источниками являются активные элементы, в зависимости от их характеристик или поведения перед разными нагрузками мы можем различать два типа: генераторы напряжения и токовые генераторы.

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.

Источник: батареи, батареи, генераторы, выпрямители. То есть ток, который они обеспечивают, зависит только от нагрузки, к которой они подключены. Мы знаем, что это не происходит на практике, и реальный генератор, приходящий на определенный максимальный ток, не поддерживает свое напряжение на клеммах, но он уменьшается. В зоне 0 - А поведение реальных и идеальных источников очень приблизительное, поэтому в этой зоне, чтобы упростить анализ, мы будем рассматривать идеалы для всех генераторов.

Это те, которые обеспечивают постоянный ток, независимо от того, что связано с его терминалами. На практике трансформатор тока в определенных пределах аппроксимирует этот тип источников. Путь или путь электрического тока. Этот термин в основном используется для определения непрерывного пути, состоящего из проводников и пассивных и активных элементов, который включает в себя источник ЭДС, который переносит ток через контур. Схема такого типа называется замкнутой цепью, а те, в которых путь не является непрерывным, называются открытыми.


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 .

Короткое замыкание представляет собой схему, в которой осуществляется прямое соединение без заметного сопротивления, индуктивности или емкости между клеммами источника э.д.с. Основным законом течения является закон Ома, согласно этому закону величина тока, протекающего через цепь, образованную чистыми резисторами, прямо пропорциональна э.д.с. подаваемой в схему, и обратно пропорциональна общему сопротивлению схемы, и обычно выражается формулой.

Серийная схема - это схема, в которой устройства или элементы схемы устроены таким образом, что весь ток проходит через каждый элемент без деления или байпаса в параллельных цепях. Когда в цепи имеется два или более резисторов последовательно, общее сопротивление рассчитывается путем суммирования значений указанных резисторов. Если резисторы параллельны, то общее значение сопротивления схемы получается по формуле.

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

      В параллельной схеме электрические устройства, например лампы накаливания или ячейки батареи, расположены так, что все полюса, электроды и положительные клеммы объединены в один проводник, а все отрицательные в другом, формы что каждая единица, по сути, является параллельным деривацией. Параллельно значение двух равных резисторов равно половине значения компонентных резисторов, и в каждом случае значение резисторов параллельно меньше значения наименьшего из каждого из резисторов.

      Если цепь имеет несколько взаимосвязанных выводов, необходимо применить два других закона для получения тока через разные выводы. Пожалуйста, «скопируйте и вставьте» следующую ссылку. Автомобиль, телевидение, радио, телефон, пылесос, компьютеры, и многие другие, являются устройствами, которые требуют простых, комбинированных и сложных электрических цепей. Электрическая система - это путь электричества через проводник, от источника энергии до места его потребления. Следует помнить, что каждая схема имеет ряд конкретных характеристик.

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.

Их следует наблюдать и сравнивать и, таким образом, получать выводы об электрических цепях. Для анализа схемы должны быть известны имена элементов, которые ее образуют, среди которых проводник, генератор, сопротивление, узел, стек и другие. Из-за важности электрических систем сегодня проводятся настоящие исследования, которые состоят из следующих пунктов: Определение электрических систем, характеристик и основных понятий электрической системы. Также подробно описаны элементы, компоненты и классы электрических систем.

И, наконец, дается краткое объяснение законов, применяемых к электрическим системам, и показано, что три примера завершаются. Однако также верно, что использование машин указывает на риск для персонала, ответственного за его работу и контроль. В этом отчете важно выделить и сфокусировать части электрической машины и ее соответствующую функцию в ней, которая была замечена в мастерской с преподавателем, отвечающим за курс. Электрическая схема должна иметь эти части или быть частью их. По типу режима: периодический, переходный и постоянный.

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?

На картинке нарисована простейшая электрическая цепь постоянного тока. Она состоит из таких элементов как источник питания в виде батарейки, выключатель питания, переменное сопротивление и лампочка (представляющая собой электрическую нагрузку). Неотъемлемыми частями любой электрической схемы являются сам источник питания (постоянного тока или же переменного, без которого любая электросхема всего лишь груда металла), непосредственно нагрузка (ради которой всё и замышлялось, это электродвигатели, лампочки, нагревательные элементы и т.д.), ну и коммутирующие устройства в виде различных выключателей и переключателей (надо же схемой управлять, хотя бы на уровне включить и выключить).

В нашем случае электрическая схема цепи именно постоянного тока. В чём её специфика и отличия от электроцепи переменного тока? Из самого названия должно быть ясно, что в постоянном токе есть какое-то постоянство! Оно заключается в том, что носители электрического тока (электроны, электрические отрицательно заряженные частицы) движуться строго в одном направлении от минуса к плюсу. Да, стоит ещё внести уточнение. В реальности электричество движется от минуса к плюсу (в твёрдых телах, движение электронов), и от плюса к минусу (в жидких и газообразных веществах, движение ионов).

Электрическая цепь постоянного тока питается от источника с постоянным током, у которого есть положительный вывод (он же плюс) и отрицательный вывод (он же минус). Внутри источника постоянного тока не может, при нормальных условиях, меняться полюса, исключено самим принципом его работы и устройством. В электротехнике и особенно в электронике существует множество функциональных элементов работающие именно на постоянном токе. При подаче на них переменного тока (если не предусмотрено самой схемой) элементы либо просто не работают, либо просто выходят из строя. Это происходит потому, что переменный ток периодически меняет свою полярность с плюса на минус и обратно (в обычной городской сети это происходит 50 раз за секунду).

Как уже было подмечено вначале, самая простая электрическая цепь (будь то переменная или постоянная) состоит из источника питания, нагрузки и устройства коммутации (переключатели). В такой схеме электрической цепи энергия вырабатывается источником, и подаётся на нагрузку, выполняющую конкретную полезную работу. Естественно, без выключателей проблематично будет управлять работой электросхемы. Любая электрическая схема подразумевает функцию включения и выключения. Нарисованный на схеме (наш рисунок схемы простой электрической цепи постоянного тока) дополнительное переменное сопротивление показывает, что имеется некий элемент, способный изменять свое электрическое сопротивление, тем самым влияя на величину тока в электрической цепи.

На рисунке схемы электрической цепи постоянного тока можно заметить, что движение тока направлено от плюса к минусу (обозначено стрелками), а выше было сказано, что в реальности ток движется от минуса к плюсу (в твёрдых телах). Что это за несоответствие? Просто было наукой принято, что в схема должно обозначаться именно такое движение электрического тока. Но это особо не на что не влияет. Просто зная условные обозначения на электрических схемах и физический принцип действия электрического тока мы работаем со схемой, сочиняя её, либо используя при ремонте или сборке. В электронике на схемах можно заметить стрелки, находящиеся на самих функциональных элементах. Они показывают направление движения тока, как было принято в условном обозначении.

В более сложных электрических цепях в схемах добавляются дополнительные устройства и элементы, которые расширяют общий функционал. Каждая деталь, элемент при подаче на него напряжения или прохождении электрического тока имеет свою специфическую особенность. Хотя в целом, что можно сделать с электроэнергией источника питания? Изменить всего лишь исходные характеристики, а именно, увеличить или понизить напряжение, ток, частоту (если это переменный или импульсный ток). Включить или выключить схему электрической цепи.

P.S. Любую электрическую схему цепи можно представить как основные функциональные части, а именно, часть источника питания, часть управления и коммутации, часть непосредственной нагрузки (ради которой всё и организовывалось). Просто мысленно разбиваем схему на эти части и составляем основные функциональные блоки, модули, элементы. Далее уже всё начинает становиться на свои места. Даже достаточно сложная схема (с первого взгляда) после этого начинает становиться простой и понятной с точки зрения своей работы.