Электрические цепи - что это?

1. Электрическая цепь и ее виды
2. Внутренняя и внешняя электрические цепи
3. Элементы электрических цепей
4. Законы для электрических цепей

Электрической цепью являются устройства, соединенные проводниками и предназначенные для сообщения, распределения и трансформации энергии.

Электрическая цепь и ее виды

Электрической или гальванической цепью называют комплекс устройств, соединенных проводниками для продвижения электрического тока. Все явления, что осуществляются в электрических цепях описываются такими параметрами, как ЭДС, сила тока и напряжение.

Для нормальной работы цепи в ней должны быть основные элементы, а именно: источники питания, приемники электроэнергии, соединяющие провода и тумблер. Цепь должна быть замкнута в контур. Это есть основным требованием нормальной работы цепи. Существуют контуры, которые не есть электрическими цепями, так как в нормальной ситуации по ним не течет ток, к примеру, контур заземления и зануления. Контур заземления замыкают на землю.

Различают следующие разновидности электрических цепей:

• линейные и нелинейные;
• разветвленные и неразветвленные;
• внутренние и внешние;
• активные и пассивные.

Линейными есть электрические цепи, которые состоят из линейных компонентов.
Линейными компонентами являются зависимые и независимые идеализированные источники тока и ЭДС, резисторы и прочие линейные устройства, что описываются линейными дифференциальными уравнениями (конденсаторы и катушки индуктивности).

Если электрическая цепь составлена из устройств, отличающихся от вышеназванных, то она нелинейная.
Электрическая цепь изображается графически с помощью электросхемы.

Вольтамперная характеристика – это функция, показывающая взаимосвязь между силой тока, что течет по двухполюсному элементу, и напряжением между полюсами. Ее график зачастую строят в координатах Декарта, откладывая значения напряжения на оси абсцисс, а силы тока – на оси ординат.

Резисторы Ома, описывающиеся линейной вольтамперной характеристикой, считаются линейными.
Линейные электрические цепи составляют из конденсаторов, резисторов и катушек индуктивности без ферромагнитных сердечников.

Что касается нелинейных электрических цепей, то их можно с небольшой погрешностью описать по законам линейных, если в них небольшое число изменений прироста токов. В этом случае вольтамперная характеристика может быть заменена на линейную. Этот процесс называется «линеаризацией». К электрической цепи подключают мощный анализатор линейной цепи.

Нелинейной электрической цепью есть устройство, состоящее из нелинейных активных и пассивных элементов, например, генератора, усилителя и прочих.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Рассмотрим разницу между разветвленными и неразветвленными цепями. В неразветвленной цепи одинаковый электрический ток течет по всем ее элементам. Разветвленная цепь имеет минимум три разветвления и два узла. По каждому такому разветвлению течет ток разного значения. Ветвью является участок с последовательно соединенными элементами, от одного узла к другому. Узлом считается точка соединения трех и более разветвлений. Узел, соединяющий два разветвления, одно из которых перетекает в другое, считается устранимым или вырожденным.

Внутренняя и внешняя электрические цепи

Для придания потоку электронов направления требуется разница потенциалов. Данное условие выполняется посредством включения источника питания. Данный источник питания является примером внутренней электрической цепи.

Внешней электрической цепью считаются все прочие элементы и устройства, что соединены друг с другом. Для осуществления течения электричества в направлении, противоположном его направлению в источнике, нужна сторонняя сила.

Роль такой силы выполняет гальванический элемент, обмотка генератора, выход вторичной обмотки генератора.

В зависимости от особенностей источника электроэнергии, цепи бывают с постоянным или переменным током. Таким образом цепи делят на контуры.

Помимо перемещения электрической энергии, электроны участвуют в тепловом движении посредством беспорядочного перемещения, скорость которого возрастает с увеличением температуры. Но это тепловое движение не имеет отношения к созданию электрического тока.

Характеристика внешней цепи зависима от источника электроэнергии, то есть от внутренней цепи. Источник создает напряжение, а за счет различных обмоток генератора и трансформатора создается переменное напряжение. Все эти процессы зависимы от процессов, происходящих внутри источника.

Электродвижущей называется внешняя сила, что создает движение электронов. Это сила на работу источника питания, которая затрачивается на движение единицы заряда.

Источники электрической энергии бывают источниками тока и источниками напряжения.
Идеальных источников тока не бывает, но их стараются воссоздать. Напряжение в бытовых сетях равняется 220 Вольт, но с небольшими погрешностями в пределах нормы.

Элементы электрических цепей

К главным составляющим электрических цепей относятся:

• Выключатель. Это устройство, посредством которого потребитель подсоединяется к источнику электроэнергии. При включении на нем появляется искра. Она появляется из-за наличия сопротивления емкости. Для исключения возникновения искр в электрическую цепь включают дроссели. Контакты выключателя выполнены специальным образом. Существуют также другие решения по исключению искрения.
• Проводники. В качестве проводников используют медные или алюминиевые провода, так как эти материалы обладают сравнительно малым удельным сопротивлением. Во время работы цепи провода нагреваются, скорость их нагревания и температура зависимы от величины силы тока и сопротивления проводников.
• Потребители. Все остальные составляющие цепи считаются потребителями. К примеру, лампочка накаливания и электродвигатель – это элементы полезной нагрузки. Обмотке трансформатора присуще высокое сопротивление индукции. Помимо тока, мощность также меняет направление, при этом энергия циркулирует то в одну, то в другую сторону. В данном случае мощность не осуществляет полезную работу, она является реактивной. Но она меняет форму электрического сигнала. В промышленных цепях к электродвигателям подсоединяют конденсаторы, компенсирующие сопротивление индуктивности.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Важной характеристикой индуктивных потребителей является то, что потребляемая ими энергия преобразуется в магнитное поле для дальнейшей передачи.

Законы для электрических цепей

Закон Ома является эмпирическим законом, который показывает взаимосвязь силы тока, ЭДС источника питания и его сопротивления.

Данный закон сформулировал Георг Ом в 1826 году, именем которого этот закон и назвали. Математически он записывается следующим образом:

\(X={a\over b+l},\)

где \(X\) – показатели гальванометра;
       \(a\) – величина, описывающая источник напряжения (она является постоянной и не зависима от силы тока);
       \(b \)– характеристика электрической установки;
      \( l \)– параметр, зависящий от длины проводников.
Закон Ома для замкнутой цепи имеет следующий вид:

\(I={E\over R+r},\)

где \(I\) – сила тока;
      \(E\) – ЭДС источника напряжения;
      \(R\) – внешнее сопротивление цепи;
      \(r\) – сопротивление источника напряжения (внутреннее).

Если \(r≤R\), то величина силы тока будет обратно пропорциональна сопротивлению, что является характеристикой источника напряжения.

Если \(r≥R\), то величина силы тока не зависима от сопротивления, что есть характеристикой источника тока.
Частным случаем закона Ома является формула для участка цепи:

\(U=IR,\)

где \(U\) – напряжение на участке цепи.

В общем виде закон Ома выглядит так:

\(E=Ir+IR=U(r)+U(R)\)

Таким образом, сумма напряжения внешней цепи и внутреннего сопротивления источника питания равняется сумме ЭДС источника. \(U(R)\) – это напряжение на зажимах, так как его измеряют вольтметром и оно является напряжением начала и конца замкнутой цепи.

Теорема Тевенена гласит о том, что любой источник питания можно эквивалентно заменить внутренним сопротивлением или соединенным последовательно источником напряжения.

Для линейной электрической цепи теорема Тевенена звучит следующим образом: в каждой электрической цепи есть два вывода и она включает источники тока, напряжения и резистор, что располагаются в произвольном порядке.

Другими словами, сила тока любого сопротивления \(Z_n\), подсоединенного к цепи, равняется силе тока данного сопротивления \(Z_n\). Это сопротивление, подсоединенное к идеальному источнику напряжения, которое равняется холостому ходу, будет иметь внутреннее сопротивление \(Z_i\).

Если напряжение на зажимах в режиме холостого хода обозначить \(V\), а силу тока короткого замыкания – \(I\), то будет справедливо такое выражение:

\(V_t h=V\) и \(R_t h={V\over I}\),

где \(V_t h\) - ЭДС идеального источника;
      \(R_t h\) - сопротивление, подключенное эквивалентно к источнику питания.