Напряжение, мощность и сопротивление в электрической цепи

1. Напряжение электрических цепей
2. Мощность электрических цепей
3. Сопротивление электрических цепей

Электрическая цепь – это комплекс устройств, соединенных проводами с целью передачи, распределения и сохранения электроэнергии. Основными параметрами электроцепей есть сила тока и напряжение. Электрическая схема – это графическое изображение электроцепи при помощи соответствующих обозначений.

Напряжение электрических цепей

Для начала стоит обозначить, чем является электрический ток. Электрически током есть упорядоченное перемещение заряженных частиц в проводнике. Для того, чтобы заряженные частички начали двигаться, создается электрическое поле, которое определенным образом приводит их в движение. При этом появление заряженных частиц возможно при тесном контакте двух разных веществ. В отдельных веществах заряды свободно перемещаются по их объему, в других – вовсе неподвижны. Вещества, в которых заряды свободно движутся, – это проводники, а те, в которых заряды не перемещаются – изоляторы или диэлектрики. Такая классификация считается условной, так как способность проводить электрические заряды различным веществам свойственна в разной мере, то есть они обладают различным сопротивлением прохождению электрических частичек.

Электрический ток характеризует сила тока, которая равна количеству заряженных частиц, перемещающемуся за единицу времени через поперечное сечение вещества:

\(i={dq\over dt},\)

где \(dq\) – количество заряда;

       \(dt\) – время.

Электрические заряды бывают положительные и отрицательные. Если наэлектризовать какое-либо тело, ток в нем будет протекать некоторое время, пока заряд не угаснет сам собой. Для обеспечения его длительного существования необходимо действие электрического поля, то есть разности потенциалов.

Такое поле может быть сформировано источником электрического тока.

Основными величинам, характеризующими электрический ток, считаются сила тока, напряжение и сопротивление. Они взаимосвязаны между собой и характеризуют основные процессы, протекающие в электроцепях.

Напряжение является важнейшим фактором воздействия на работу электрического поля, и показывает отношение величины данной работы к количеству заряда, проходящего через определенный участок цепи. Работа электрического тока измеряется в Джоулях (Дж), а заряд – в Кулонах (Кл). Соответственно, напряжение измеряется в Дж/Кл, что является Вольтом (В).

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

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

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Для появления напряжения необходим источник тока. Если цепь находится в разомкнутом положении, то напряжение есть лишь на клеммах источника. При включении источника в цепь, напряжение и ток появляется на ее участках. Измеряют напряжение прибором, именуемым вольтметр, подключая его параллельно к участку цепи, на котором необходимо его измерить.

Электрический потенциал приравнивается к отношению работы электрического поля к единичному заряду. То есть, такому заряду, который при попадании в электрическое поле, не искажает его. Таким образом:

\(dф = {dЭ \over dq_0}={Э \over q_0},\)

где \(ф\) – электрический потенциал;

       \(Э\) – работа электрического поля;

       \(q_0\) – единичный заряд.

Напряжение – это разность потенциалов между двумя точками электрического поля. Если мы обозначим данные точки 1 и 2, то напряжение между ними будет равняться:

\(U_{1-2} = ф_1-ф_2={dЭ_1 \over dq_0 }-{dЭ_2 \over dq_0}={dЭ_ {1-2} \over dq_0};\)

\(U_{1-2} = {dЭ_ {1-2} \over dq_0};\)

\(U_{2-1} =- {dЭ_ {1-2} \over dq_0};\)

То есть, напряжение – это работа электрополя по передвижению единичного заряда между двумя точками. В пассивных элементах электроцепей направления напряжения и тока одинаковы.

Мощность электрических цепей

Мощность электрического поля характеризует скорость его работы и равняется произведению силы тока и напряжения:

\(P=IU,\)

где \(P\) – мощность электротока;

       \(I\) – сила тока;

       \(U\) – напряжение.

Физически мощность показывает интенсивность передачи электрической энергии. Для измерения значения мощности используют ваттмеры. Мощность равняется количеству работы на перемещение электрических зарядов, совершенной за единицу времени:

\(P= {A \over δt},\)

где \(A\) – работа;

      \(δt\) – время совершения работы.

Мощность работы различных приборов зависит от силы тока и напряжения, при котором они работают. Чем выше эти параметры, тем выше мощность.

Электрическая мощность бывает активной и реактивной. Активная мощность превращается в механическую, тепловую, световую и иные виды энергии.

Реактивной мощностью является степень электрической нагрузки на индуктивные и емкостные элементы, что вызывается колебательным характером энергии электромагнитного поля.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

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

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Сопротивление электрических цепей

Электрическое сопротивление определяет силу тока, протекающего при определенном напряжении цепи. Электрическим сопротивлением элемента является отношение напряжения на элементе, к силе тока, что по нему протекает:

\(R= {U \over I},\)

где \(R\) – сопротивление элемента цепи;

      \(U\) – напряжение;

       \(I\) – сила тока.

Для вычисления напряжения и тока элементов цепи необходимо знать их сопротивления. Источники питания бывают двух видов: источники постоянного тока (батарейки, аккумуляторы и прочее) и источники переменного тока (генераторы и прочие). В первых электродвижущая сила есть величиной постоянной, а во вторых – меняющейся по закону синуса с соответствующей частотой.

Различают активное и реактивное сопротивление. Активное не зависимо от частоты изменения ЭДС, что означает для сетей переменного тока, что сила тока на таком сопротивлении меняется синхронно напряжению. А реактивное сопротивление присуще для емкостных и индуктивных элементов цепи.

Для примера можно привести разряженный конденсатор, в котором в момент подключения к постоянному току наблюдается максимальное значение тока при минимальной величине напряжения. Постепенно при его зарядке ток уменьшается, а напряжение растет до полной зарядки. При этом, подключив его к переменному току, конденсатор будет постоянно перезаряжаться с частотой сети, и будет наблюдаться увеличение тока раньше, чем напряжения.