Что называется ветвью электрической цепи?

Электрические цепи — что это?

Элементы, которые соединяются проводниками электрического тока между собой, формируют электрические цепи. Существуют различные виды элементов цепи электрического тока: линейные и нелинейные, внутренние и внешние, активные и пассивные и другие.

Электрическая цепь: сущность и виды

Определение 1

Электрическая или гальваническая цепь – это совокупность элементов, устройств, предназначенных для протекания электрического тока, все процессы в которых описываются при помощи понятий «напряжение» и «сила тока».

Для того чтобы электрическая цепь работала правильно, необходимо наличие потребителей, соединительных проводников, источника питания, выключателя. Контур цепи должен замыкаться. Это обязательное условие для слаженной работы электрической цепи. Не все контуры можно считать цепями электрического тока.

Например, контуры заземления или зануления нельзя считать электрическими цепями, поскольку в обычном режиме работы в них не протекает ток. Однако цепями электрического тока их можно считать по принципу действия, поскольку в аварийных ситуациях в них протекает ток. Контур заземления замыкается при помощи грунта.

• Курсовая работа 440 руб.
• Реферат 250 руб.
• Контрольная работа 250 руб.

Существует несколько видов электрической цепи:

1. Нелинейные и линейные электрические цепи.
2. Разветвленные и неразветвленные цепи.
3. Внутренние и внешние.
4. Активные и пассивные.

Определение 2

Линейная электрическая цепь – это цепь, все элементы в которой линейные.

К линейным элементам можно отнести независимые и зависимые идеализированные источники тока и напряжения, резисторы, что подчиняются закону Ома, а также другие линейные компоненты, что подчиняются линейным дифференциальным уравнениям (катушки и электрические конденсаторы).

Замечание 1

Если электрическая цепь содержит компоненты, которые отличаются от вышеперечисленных, то она называется нелинейной.

Электрическая схема – это изображение электрической цепи при помощи условных обозначений.

Определение 3

Функция зависимости тока, который протекает по двухполюсному компоненту, от напряжения называется вольтамперной характеристикой.

Примерами линейных электрических цепей являются цепи, которые содержат только конденсаторы, резисторы, а также катушки индуктивности, что не имеют ферромагнитных сердечников

Нелинейные электрические цепи приближенно можно описать по принципу линейных. Однако это возможно только в том случае, если изменений приращений токов на компоненте мало. При этом вольтамперная характеристика данного компонента заменяется линейной. Данный подход в физике носит название «линеаризация». При этом к электрической цепи присоединяется мощный аппарат анализа линейных цепей.

Примерами нелинейных электрических цепей могут быть любые электронные устройства, которые работают в линейном режиме и содержат нелинейные пассивные и активные компоненты (генераторы, усилители).

Также электрические цепи подразделяются на разветвленные и неразветвленные. Во всех элементах неразветвленной цепи протекает электрический ток. В разветвленной цепи имеется два узла и три ветви. В каждой ветви протекает свой электрический ток. Ветвь определяется как участок цепи, который образован соединительными элементами последовательно. В свою очередь, узел имеет точку цепи, в которой расположено не менее трех ветвей. Узел, в котором располагается две ветви, одна из которой является продолжением второй, называется вырожденным или устранимым узлом.

Внешние и внутренние электрические цепи

Для формирования упорядоченного движения электронов, необходимо наличие разности потенциалов в любом участке электрической цепи. Это условие можно обеспечить, если подключить напряжение в качестве источника питания. В таком случае он называется внутренней электрической цепью.

Остальные элементы образуют внешнюю электрическую цепь. Для того чтобы задать движение зарядов, против направления в источнике питания необходимо приложить сторонние силы.

Подобными силами могут быть:

• гальванический источник (батарея);
• обмотка генератора;
• выход вторичной обмотки генератора.

Напряжение в электрической цепи может быть постоянным и переменным. Все зависит от свойств источника питания. Электрические цепи по этому признаку разделяются на контуры. Электроны, кроме упорядоченного движения, задействованы в хаотичном тепловом движении. Скорость хаотичного движения носителей заряда увеличивается с повышением температуры. Однако такой тип не принимает участие в формировании электрического тока.

Род тока также зависит от источника питания, иными словами, свойства внешней цепи. Батарея компонента постоянно выдает напряжение, а разные обмотки трансформаторов или генераторов создают переменное напряжение. Все это зависит от внутренних процессов источника питания.

Замечание 2

Внешние силы, которые формируют движение электронов, называются электродвижущими силами. Они характеризуются работой, которая выполняется источником для перемещения единицы заряда.

В любых расчетах электрических цепей используются два класса источников питания:

• источники тока;
• источники напряжения.

Такие идеальные источники тока в реальности не существуют, однако практически их пытаются имитировать. В бытовой сети имеется напряжение 220 Вольт с некоторыми нормированными отклонениями. Именно это – источник напряжения, поскольку норма дается именно на этот показатель.

Компоненты электрической цепи

Электрическая цепь состоит из множества компонентов:

1. Выключатель. Данное устройство цепи позволяет соединить источник питания с потребителем. При использовании выключателя на контактах образуется искра. Она возникает при наличии емкостного сопротивления. Чтобы не образовалось искрения, в электрическую цепь добавлены дроссели. Выключатель снабжается контактами специального вида. Для предотвращения искры электрические цепи могут иметь другие решения.
2. Проводники. Электрические провода изготавливают из меди и алюминия. Эти материалы имеют низкое удельное сопротивление, хотя их стоимость постоянно повышается. Во время работы на проводах выделяется тепло, которое зависит от электрического тока и сопротивления участка цепи.
3. Потребители. Остальные компоненты электрической цепи принято считать потребителями. Электродвигатель и лампа накаливания считаются полезной нагрузкой. Параметры электрической цепи сильно зависимы от потребителей. Обмотки трансформаторов, которые имеют электрические цепи, обладают большим индуктивным сопротивлением. Кроме тока направление может менять и мощность. При этом энергия может циркулировать как в одну, так и в другую сторону. В таком случае мощность называется реактивной, она не выполняет полезной работы. Однако она изменяет форму электрического сигнала. В промышленных целях целесообразно подключать конденсаторы к электродвигателям, которые будут компенсировать индуктивность с сопротивлением.

Замечание 3

Индуктивные потребители имеют важное свойство: они расходуют электрическую энергию, которая в дальнейшем трансформируется в магнитное поле, и передается далее.

Законы, которые действуют в электрических цепях

Закон Ома устанавливает зависимость электрического тока, который протекает в проводнике, от сопротивления этого же проводника и направления в определенном участке цепи.

Определение 4

Закон Ома – это эмпирический закон, который определяет связь силы тока, что протекает в проводнике, с электродвижущей силой источника и сопротивлением.

Закон установлен в 1826 году Георгом Омом и назван в его честь. Записан закон в следующем виде:

$X = \frac {a}{b + l}$, где:

• $X$ — это показания гальванометра;
• $a$ — величина, которая характеризует свойства источника напряжения (она не зависит от величины тока и постоянна в широких пределах);
• $l$ — величина, которая определяется длиной соединительных проводов;
• $b$ — параметр, который характеризует свойства электрической установки в целом.

При использовании современных терминов формула закона Ома для полной цепи выражена в следующем виде:

$I = \frac {\varepsilon }{R + r}$, где:

• $\varepsilon $ — ЭДС источника напряжения;
• $I$ — сила тока в электрической цепи;
• $R$ — сопротивление элементов электрической цепи (внешних);
• $r$ — внутреннее сопротивление, что исходит от источника напряжения.

В случае если сила тока обратно пропорциональна сопротивлению, а сам источник называется источником напряжения, то $r\leqslant R$.

Если сила тока не зависит от свойств внешней электрической цепи, и источник называется источником тока, то $r\geqslant R$.

Часто используется выражение $U = IR$, где $U$ — падение напряжения или напряжение. Его также называют законом Ома.

Можно подытожить, что электродвижущая сила в замкнутой электрической цепи, по которой протекает ток, равняется:

$\varepsilon = I_r + IR = U ( r ) + U ( R )$

Иными словами, сумма падений напряжения на внешней цепи и внутреннем сопротивлении источника равна ЭДС источника. В этом равенстве последний элемент физики называют «напряжение на зажимах», поскольку его отображает вольтметр, который измеряет напряжение источника с началом и концом замкнутой цепи.

Определение 5

Теорема Тевенена – это теорема, которая утверждает, что любой источник эквивалентно может заменяться на внутреннее сопротивление или соединенный источник напряжения последовательно.

Формулировка данной теоремы для линейных электрических цепей выглядит следующим образом: любая электрическая цепь имеет два вывода и состоит из произвольной комбинации источника тока, источников напряжения и резисторов.

Иными словами, электрический ток в любом сопротивлении $Z_n$, который присоединяется к любой цепи, приравнивается току в этом же сопротивлении $Z_n$. Последнее сопротивление присоединяется к идеальному источнику напряжения с тем напряжением, что приравнивается к холостому ходу цепи, а также обладает внутренним сопротивлением $Z_i$.

Пусть напряжение на зажимах при холостом ходе будет выражено $V$, а ток при коротком замыкании $I$, тогда:

$V_th = V и R_th = \frac {V}{I}$, где:

• $V_th$ — ЭДС идеального источника;
• $ R_th$ — сопротивление резистора, который включен в эквивалентную систему последовательно с источником.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/elektricheskie_cepi_-_chto_eto/

Электротехника часть 4. Соединение элементов цепи

Всем доброго времени суток. В прошлой статье я рассмотрел закон Ома, применительно к электрическим цепям, содержащие источники энергии. Но в основе анализа и проектирования электронных схем вместе с законом Ома лежат также законы баланса токов, называемым первым законом Кирхгофа, и баланса напряжения на участках цепи, называемым вторым законом Кирхгофа, которые рассмотрим в данной статье. Но для начала выясним, как соединяются между собой приёмники энергии и какие при этом взаимоотношения между токами, напряжениями и сопротивлениями.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Последовательное соединение приемников энергии

Приемники электрической энергии можно соединить между собой тремя различными способами: последовательно, параллельно или смешано (последовательно — параллельно). Вначале рассмотрим последовательный способ соединения, при котором конец одного приемника соединяют с началом второго приемника, а конец второго приемника – с началом третьего и так далее. На рисунке ниже показано последовательное соединение приемников энергии с их подключением к источнику энергии

Пример последовательного подключения приемников энергии.

В данном случае цепь состоит из трёх последовательных приемников энергии с сопротивлением R1, R2, R3 подсоединенных к источнику энергии с напряжением U. Через цепь протекает электрический ток силой I, то есть, напряжение на каждом сопротивлении будет равняться произведению силы тока и сопротивления

Таким образом, падение напряжения на последовательно соединённых сопротивлениях пропорциональны величинам этих сопротивлений.

Из вышесказанного вытекает правило эквивалентного последовательного сопротивления, которое гласит, что последовательно соединённые сопротивления можно представить эквивалентным последовательным сопротивлением величина, которого равна сумме последовательно соединённых сопротивлений. Это зависимость представлена следующими соотношениями

где R – эквивалентное последовательное сопротивление.

Применение последовательного соединения

Основным назначением последовательного соединения приемников энергии является обеспечение требуемого напряжения меньше, чем напряжение источника энергии. Одними из таких применений является делитель напряжения и потенциометр

Делитель напряжения (слева) и потенциометр (справа).

В качестве делителей напряжения используют последовательно соединённые резисторы, в данном случае R1 и R2, которые делят напряжение источника энергии на две части U1 и U2. Напряжения U1 и U2 можно использовать для работы разных приемников энергии.

Довольно часто используют регулируемый делитель напряжения, в качестве которого применяют переменный резистор R. Суммарное сопротивление, которого делится на две части с помощью подвижного контакта, и таким образом можно плавно изменять напряжение U2 на приемнике энергии.

Параллельное соединение приемников энергии

Ещё одним способом соединения приемников электрической энергии является параллельное соединение, которое характеризуется тем, что к одним и тем же узлам электрической цепи присоединены несколько преемников энергии. Пример такого соединения показан на рисунке ниже

Пример параллельного соединения приемников энергии.

Электрическая цепь на рисунке состоит из трёх параллельных ветвей с сопротивлениями нагрузки R1, R2 и R3. Цепь подключена к источнику энергии с напряжением U, через цепь протекает электрический ток с силой I. Таким образом, через каждую ветвь протекает ток равный отношению напряжения к сопротивлению каждой ветви

Так как все ветви цепи находятся под одним напряжением U, то токи приемников энергии обратно пропорциональны сопротивлениям этих приемников, а следовательно параллельно соединённые приемники энергии можно заметь одним приемником энергии с соответствующим эквивалентным сопротивлением, согласно следующих выражений

Таким образом, при параллельном соединении эквивалентное сопротивление всегда меньше самого малого из параллельно включенных сопротивлений.

Смешанное соединение приемников энергии

Наиболее широко распространено смешанное соединение приемников электрической энергии. Данной соединение представляет собой сочетание последовательно и параллельно соединенных элементов.

Общей формулы для расчёта данного вида соединений не существует, поэтому в каждом отдельном случае необходимо выделять участки цепи, где присутствует только лишь один вид соединения приемников – последовательное или параллельное.

Затем по формулам эквивалентных сопротивлений постепенно упрощать данные участи и в конечном итоге приводить их к простейшему виду с одним сопротивлением, при этом токи и напряжения вычислять по закону Ома. На рисунке ниже представлен пример смешанного соединения приемников энергии

Пример смешанного соединения приемников энергии.

В результате получили цепь из двух последовательных приемников энергии R12R345 эквивалентное сопротивление и ток, протекающий через них, составит

Тогда падение напряжения по участкам составит

Тогда токи, протекающие через каждый приемник энергии, составят

Первый закон Кирхгофа

Как я уже упоминал, законы Кирхгофа вместе с законом Ома являются основными при анализе и расчётах электрических цепей. Закон Ома был подробно рассмотрен в двух предыдущих статьях, теперь настала очередь для законов Кирхгофа. Их всего два, первый описывает соотношения токов в электрических цепях, а второй – соотношение ЭДС и напряжениями в контуре. Начнём с первого.

Первый закон Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. Описывается это следующим выражением

где ∑ — обозначает алгебраическую сумму.

Слово «алгебраическая» означает, что токи необходимо брать с учётом знака, то есть направления втекания. Таким образом, всем токам, которые втекают в узел, присваивается положительный знак, а которые вытекают из узла – соответственно отрицательный. Рисунок ниже иллюстрирует первый закон Кирхгофа

Изображение первого закона Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа применяется не только к узлам, но и к любому контуру или части электрической цепи. Например, когда я говорил о параллельном соединении приемников энергии, где сумма токов через R1, R2 и R3 равна втекающему току I.

Второй закон Кирхгофа

Как говорилось выше, второй закон Кирхгофа определяет соотношение между ЭДС и напряжениями в замкнутом контуре и звучит следующим образом: алгебраическая сумма ЭДС в любом контуре цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на элементах этого контура. Второй закон Кирхгофа определяется следующим выражением

В качестве примера рассмотрим ниже следующую схему, содержащую некоторый контур

Схема, иллюстрирующая второй закон Кирхгофа.

Для начала необходимо определится с направлением обхода контура. В принципе можно выбрать как по ходу часовой стрелки, так и против хода часовой стрелки. Я выберу первый вариант, то есть элементы будут считаться в следующем порядке E1R1R2R3E2, таким образом, уравнение по второму закону Кирхгофа будет иметь следующий вид

Второй закон Кирхгофа применяется не только к цепям постоянного тока, но и к цепям переменного тока и к нелинейным цепям.
В следующей статье я рассмотрю основные способы расчёта сложных цепей с использованием закона Ома и законов Кирхгофа.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Источник: https://www.electronicsblog.ru/nachinayushhim/elektrotexnika-chast-4-soedinenie-elementov-cepi.html

Электрические цепи. Виды и составные части. Режимы работы

Различные элементы, соединенные проводниками электрического тока между собой, образуют электрические цепи. Перечень компонентов цепи может быть довольно большим. Существуют разные виды элементов цепи электрического тока: пассивные и активные, линейные и нелинейные и много других. Всю классификацию перечислить очень трудно.

Виды и составные части

Для работы цепи необходимо наличие соединительных проводников, потребителей, источника питания, выключателя. Контур цепи должен быть замкнут. Это является обязательным условием работы электрической цепи. Иначе ток в цепи протекать не будет. Не все контуры считаются электрическими цепями. Например, контуры зануления или заземления ими не признаются, так как в обычном режиме в них нет тока. Однако, по принципу действия они также являются электрическими цепями, так как в аварийных случаях в них протекает ток. Контур заземления и зануления замыкается с помощью грунта.

Внутренние и внешние электрические цепи

Для создания упорядоченного движения электронов, нужно наличие разности потенциалов между каким-либо участком цепи. Это обеспечивается при подключении напряжения в виде источника питания. Он называется внутренней электрической цепью. Остальные компоненты цепи образуют внешнюю цепь. Для задания движения зарядов в источнике питания против направления поля требуется приложить сторонние силы.

Такими силами могут выступать:

• Выход вторичной обмотки трансформатора.
• Батарея (гальванический источник).
• Обмотка генератора.

Напряжение в цепи может быть, как постоянным, так и переменным, в зависимости от свойств источника питания. По этому признаку в электротехнике электрические цепи разделяют на контуры цепей. Такое объяснение вида цепи упрощенное, так как закон изменения движения электронов намного сложнее

Кроме упорядоченного движения, электроны задействованы в хаотичном тепловом движении. Чем выше температура материала, тем больше скорость хаотичного движения носителей заряда. Однако, такой вид движения не участвует в создании электрического тока.

От источника питания зависит и род тока, то есть свойства внешней цепи. Батарея элементов выдает постоянное напряжение, а разные обмотки генераторов или трансформаторов выдают переменное напряжение. Это зависит от внутренних процессов в источнике питания.

Внешние силы, создающие движение электронов, называются электродвижущими силами, которые характеризуются работой, выполненной источником для перемещения единицы заряда, измеряется в вольтах.

Практически в расчетах цепей применяют два класса источников питания:

1. Источники напряжения.
2. Источники тока.

В реальности такие идеальные источники не существуют, но практически их пытаются имитировать. В бытовой сети мы имеем напряжение 220 вольт с определенными нормированными отклонениями. Это является источником напряжения, так как норма дана именно на этот параметр. Значение тока не играет большой роли. На электростанции круглосуточно поддерживается постоянная величина напряжения, независимо от запросов.

Источник тока действует по-другому. Он поддерживает определенный закон движения электронов, а величина напряжения не имеет значения. В пример можно привести сварочный аппарат. Для нормального хода сварки необходимо поддерживать постоянное значение тока. Эту функцию выполняет инверторный электронный блок.

Сеть питания может быть, как переменной, так и постоянной. Это не играет большой роли. Важнее выдержать, например, параметр ЭДС.

Выключатель

Это устройство позволяет соединить потребитель с источником питания. При пользовании выключателем, на его контактах образуется искра. Она возникает из-за наличия емкостного сопротивления. Чтобы избежать искрения, в электрическую цепь добавляются дроссели, а в выключатель устанавливают контакты специального вида. Электрические цепи могут иметь и другие решения для предотвращения возникновения искры.

Проводники

Электрические провода чаще всего производят из алюминия или меди. Это объясняется низким удельным сопротивлением этих металлов, хотя стоимость их в последнее время повышается. На проводах при работе выделяется тепло, которое зависит от двух параметров:

1. Электрического тока.
2. Сопротивления участка цепи.

Электрический ток определяется необходимостью потребителя, поэтому изменять можно только удельное сопротивление, которое должно быть как можно ниже. Все металлы при уменьшении температуры уменьшают сопротивление, в результате чего снижаются потери энергии. Если взять полупроводники, то среди них есть образцы с отрицательным и с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Если сравнивать абсолютные значения сопротивления, то у металлов оно намного меньше.

Потребители

Все остальные компоненты электрической цепи, кроме перечисленных выше, считаются потребителями. Полезной нагрузкой является простая лампа накаливания, электродвигатель, нагревательное устройство. Параметры цепи слишком зависят от потребителей. Электрические цепи имеют обмотки трансформаторов, которые обладают большим индуктивным сопротивлением. Это отрицательно влияет на передачу электричества от источника.

Направление кроме тока может изменять и мощность. При этом энергия циркулирует в одну и в другую сторону. Такая мощность называется реактивной, и не выполняет полезной работы. Однако, она нагревает проводники и изменяет форму электрического сигнала. Поэтому в промышленных условиях целесообразно к электродвигателям параллельно подключать конденсаторы, которые будут компенсировать сопротивление с индуктивностью. В результате реактивная мощность замкнется внутри двигателя, и не выделит чрезмерного тепла в проводах.

Индуктивные потребители имеют важное свойство: они расходуют электроэнергию, которая превращается в магнитное поле и передается дальше.

В электронике существует множество разнообразных потребителей, которые можно разделить на классы:

• Активные потребители. Для своего функционирования им требуется наличие электрической энергии. От основной сети они практически не работают. К ним относятся транзисторы, микросхемы, тиристоры и много других видов, являющихся своеобразными электронными ключами. Электродвигатели имеют отличие в том, что работают непосредственно из сети питания.
• Пассивные потребители не нуждаются во внешнем источнике питания. Они пропускают через себя электрический ток особым образом. Например, полупроводники (тиристоры) начинают пропускать ток только при достижении определенной величины напряжения. Значит, они являются пассивными потребителями, и имеют нелинейные свойства пропускания тока. К таким же видам можно причислить диоды, пропускающие ток только в одну сторону. Другими словами, они имеют свойства вентиля. Также пассивными потребителями являются различные дроссели, конденсаторы, сопротивления. При наличии этих компонентов электрические цепи обретают необычные свойства. Например, контуры резонанса, состоящие из катушек и емкостей, применяют в виде фильтров для разной частоты волн.

Режимы электрической цепи

При подключении разного числа потребителей к источнику питания изменяется мощность, напряжение и ток, вследствие чего возникают различные режимы работы в цепи, и соответственно, компонентов, включенных в нее. Практически можно представить схему цепи в виде пассивного и активного двухполюсника. Это электрические цепи, соединенные с внешней частью двумя выводами с разной полярностью.

Особенностью активного двухполюсника является наличие источника электрического тока, у пассивного двухполюсника его нет. Популярными стали схемы замещения пассивных и активных элементов во время работы. Вид режима работы определяется свойствами элементов цепи.

Холостой ход

Это режим при отключенной нагрузке от питания при помощи ключа. В этом случае ток в цепи равен нулю. Напряжение достигает уровня ЭДС. Элементы цепи не работают.

Короткое замыкание

В этом случае выключатель на схеме замкнут, сопротивление равно нулю, соответственно, напряжение также равно нулю.

При применении двух рассмотренных режимов определяются свойства активного двухполюсника. При изменении тока в некоторых границах, зависящих от элемента цепи, нижняя граница всегда равна нулю. Этот элемент цепи начинает выдавать энергию в цепь. Также нужно знать, что если напряжение ниже нуля, это значит, что резисторами активного двухполюсника расходуется энергия источника, связанного по цепи, а также резерв самого прибора.

Номинальный режим

Такой режим необходим для создания технических свойств всей цепи и отдельных компонентов. В этом режиме свойства близки к величинам, указанным на компоненте, или в инструкции. Нужно учесть, что каждый прибор имеет свои параметры. Однако, три главных показателя есть у всех устройств – это напряжение, мощность и номинальный ток. Все компоненты электрических цепей также имеют эти показатели.

Согласованный режим

Этот режим применяется для создания наибольшей передачи активной мощности, передаваемой источником питания к потребителю. Когда производится работа в этом режиме, необходимо быть осторожным, во избежание выхода из строя части цепи.

Они применяются в сложных устройствах для проверки работоспособности:

• Ветвь. Это участок цепи с током одинаковой величины. Ветвь может иметь несколько последовательно соединенных элементов.
• Узел. Это место соединения нескольких ветвей.
• Контур. Это любой замкнутый участок цепи, имеющий несколько ветвей.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrotehnika/elektricheskie-tsepi/

Электрическая цепь: схема, ее элементы и их обозначения элементов

Во время изучения теории электрических цепей прежде всего необходимо начать с ознакомления с основными понятиями. Электрическая цепь представляет собой устройство, по которому течёт ток. Имея представление об основных терминах, необходимо рассмотреть, из чего состоит ЭЦ, а также как она устроена.

Что называется электрической цепью

ЭЦ – это комплекс элементов, при помощи которых создаётся, передаётся и потребляется электрическая энергия. Данные элементы, или участки, содержат источники электрической энергии, а также промежуточные устройства и проводники между ними, обеспечивающие неразрывность соединений.

Как по другому называется электрическая цепь

Источниками электрической энергии являются устройства, вырабатывающие ток путём физических, химических или световых преобразований.

Важно! Приемниками электроэнергии являются устройства, работа которых напрямую зависит от активности источника.

Промежуточные элементы с функциональными устройствами служат для передачи электрической энергии от источников к приемникам. В зависимости от назначения, они непосредственно передают энергию с конкретными параметрами источника.

Виды электрический цепи

Существует 3 основных вида соединения потребителей энергии:

• Последовательное соединение

Общий показатель сопротивления замкнутой ЭЦ неизменно повышается при увеличении количества потребителей. Исходя из этого правила можно сделать вывод, что показатель полного сопротивления будет являться суммой индивидуальных значений каждого включённого в цепь прибора. Любой прибор, включенный в сеть, получает лишь долю напряжения, так как суммарный показатель энергетической цепи распадается на количество потребителей.

https://www.youtube.com/watch?v=bR_cJDOMjxo

Соединение элементов ЭЦ – основные виды

Подобная схема даёт полное представление о принципе работы электрической цепи. Если этот процесс происходит непосредственно у места разветвления, то ток проходит дальше по двум нагруженным участкам, что порождает определённое сопротивление. В результате этого его значение приравнивается сумме токов, расходящихся от данной точки. Что касается сопротивления, то оно значительно снижается по мере возрастания общей проходимости ЭЦ. Параллельное соединение позволяет всем устройствам функционировать независимо друг от друга.

• Комбинированное соединение

Включить электроприборы можно обоими способами – параллельным и последовательным, и такой тип соединения будет называться комбинированным. К примеру, можно рассмотреть защитную аппаратуру. Для ее подключения можно применить последовательный вариант, но этот способ может вызвать непредвиденный разрыв цепи.

Обратите внимание! Комбинированное соединение позволяет распределить нагрузку на линиях с целью предотвращения перегрузки.

Нелинейные и линейные

Нелинейные элементы придают ЭЦ свойства, которые не могут быть достигнуты в линейных цепях (стабилизация напряжения, усиление постоянного тока). Их, как правило, делят на неуправляемые и управляемые. К первому варианту можно отнести двухполюсные устройства. Их основное предназначение – полноценная работа без воздействия управляющего фактора (полупроводниковые терморезисторы или диоды). Ко вторму варианту относятся многополюсники, используемые при воздействии на них управляющего фактора (транзисторы и тиристоры).

Свойства нелинейных элементов выражаются в вольтамперных характеристиках. Они отображают зависимость тока от напряжения, для чего составляется конкретная эмпирическая формула, удобная для расчетов.

Метод пересечения показателей

Неуправляемые нелинейные элементы имеют одну вольтамперную характеристику. Их основным паратмером является управляющий фактор.

Цепи, включающие в себя только одиночные элементы, называют линейными. Основное свойство таких цепей — применимость принципа наложения. Это характеризуется тем, что результирующая реакция линейной цепи на несколько приложенных одновременно потребителей, равна сумме реакций на каждом участке.

Обратите внимание! У линейных элементов наблюдается постоянное сопротивление, в связи с чем график их вольтамперной характеристики представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.

Разветвленные и неразветвленные

ЭЦ может быть представлена в виде единого прямого элемента или иметь разветвления. На каждом участке неразветвленной цепи проходит ток с одинаковыми характеристиками. Простейшая разветвленная цепь состоит из трёх ветвей и двух узлов, в каждой из которых течет свой электрический ток. Любой участок можно идентифицировать, как отдельную составляющую цепи, образованную отдельными элементами, соединёнными последовательно в единое целое.

Вам это будет интересно  Особенности профессии электрика

Узел – это точка, состоящая не менее, чем из трех ветвей. Узел, состоящий из двух ветвей, каждая из которых представляет собой продолжение другой, называют вырожденным узлом.

Неразветвленная и разветвленная

Внутренние и внешние

Для создания упорядоченного движения электронов, необходимо определить разность потенциалов между какими-либо отдельно взятыми участками цепи. Это обеспечивается при подключении напряжения в виде источника питания, называемым внутренней электрической цепью. Остальные компоненты цепи образуют внешнюю цепь. Для задания движения зарядов в источнике питания против направления поля, требуется приложить сторонние силы, в частности:

• Выход вторичной обмотки трансформатора.
• Батарея (гальванический источник).
• Обмотка генератора.

Внешние силы, создающие движение электронов, называются электродвижущими, и они характеризуются работой, затраченной источником на перемещение единицы заряда.

Внешняя и внутренняя часть цепи

Активные и пассивные

Элементы в составе электрических цепей существуют в формате активности и пассивности. В качестве активных считаются источники электроэнергии.

Базовым параметром активных участков цепи выступает их способность отдавать энергию. Источники тока вместе с ЭДС называют идеальными для электрической энергии, что обусловлено отсутствием потери энергии, поскольку их проводимость и сопротивление считаются бесконечными:

I2 х 0 = 0

Активные элементы ЭЦ

Элементами, называемыми пассивными, считают разновидности потребителей и накопителей электроэнергии. На практике специалисты применяют многополюсный прибор, функционирующий на базе двухполюсных элементов.

Все активные элементы можно определить как в независимом, так и в зависимом порядке. Первый вариант является определением источника тока и напряжения. Вторая категория рассматривается при условии зависимости указанных величин от параметров напряжения и тока. Типичными представителями выступают электролампы и транзисторы. Их функционирование происходит в режиме линейности.

Пассивные элементы ЭЦ

Главные пассивные участки электроцепи представляют резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы, с помощью которых осуществляется регулирование параметров силы тока и величины напряжения на отдельно взятых элементах. Резистивный показатель сопротивления относят к особым свойствам элементам. Его базовым критерием служит необратимое энергетическое рассеивание. Значение электротехники определяется по следующей формуле:

Вам это будет интересно  На какую мощность рассчитан автомат 16а

u = iR

i = Gu

При этом R представляет собой сопротивление (измеряется в Омах), а выступает проводимостью (единица измерения – сименсы). Данные величины можно вычислить по формуле:

R = 1:G

Индуктивность – это коэффициент пропорциональности. Конденсатор имеет свойство накопления энергии электрического поля. Линейная ёмкость определяет прямопропорциональную зависимость на основе заряда и напряжения. В таком случае, формула выглядит следующим образом:

q = Cu

Из каких элементов состоит электрическая цепь

Новички нередко задаются вопросом, из каких важных элементов состоит электрическая цепь. Такими составляющими являются:

• Источник тока,
• Нагрузка,
• Проводник.

В состав могут в том числе входить такие элементы, как устройства коммутации, а также приборы защиты.

Условные обозначения электроустройств

Для возникновения тока, необходимо соединить две точки, одна из которых имеет избыток электронов по сравнению с другой. Другими словами, необходимо создать разность потенциалов между этими двумя точками. Как раз для получения разности потенциалов в цепи применяется источник тока.

Важно! Нагрузкой считается любой потребитель электрической энергии. Этот фактор оказывает сопротивление электрическому току и от величины сопротивления нагрузки зависит величина тока. Ток от источника энергии к нагрузке течёт по проводникам. В качестве кабеля можно использовать материалы с наименьшим сопротивлением (медь, серебро, золото).

Схема электрической цепи

Электрическая цепь, её графическое изображение, условные обозначения составляющих её элементов, а также символы представляют собой классическую схему расчетной модели. Подобный тип по-другому принимают, как эквивалентную схему замещения. По возможности, изображённая электротехника на схеме электрических цепей показывает весь процесс. Каждый реальный элемент цепи при проведении расчета заменяется элементами схемы.

Схема ЭЦ

В заключении следует отметить, что каждый элемент цепи, в зависимости от характера подключения и электротехнических свойств, может быть идентифицирован как источник энергии, либо как потребитель. Каждому участку на схеме ЭЦ соответствует проводник, либо конкретный прибор (трансформатор, выпрямитель, инвертор и другое электрооборудование). Только после правильного прочтения электрической схемы специалист может обеспечить её работоспособность.

Источник: https://rusenergetics.ru/polezno-znat/elektricheskaya-tsep

Электрические цепи? Это все о узлах, ветвях и петлях — Новости — 2020

Поскольку элементы электрической цепи могут быть взаимосвязаны несколькими способами, нам необходимо понять некоторые основные понятия топологии сети. Чтобы различать схему и сеть, мы можем рассматривать сеть как взаимосвязь элементов или устройств, тогда как схема представляет собой сеть, обеспечивающую один или несколько замкнутых путей.

Электрические цепи? Это все о узлах, ветвях и петлях

Соглашение, когда речь идет о топологии сети, заключается в использовании слова сети, а не схемы . Мы делаем это, хотя слово network и circuit означают одно и то же, когда используются в этом контексте.

В топологии сети мы изучаем свойства, связанные с размещением элементов в сети и геометрической конфигурацией сети. Все дело в элементах схемы, таких как ветви, узлы и циклы.

Ветви //

Ветвь представляет собой один элемент, такой как источник напряжения или резистор. Другими словами, ветвь представляет любой двухтерминальный элемент.

Схема на рисунке 1 имеет пять ветвей, а именно источник напряжения 10 В, источник тока 2А и три резистора.

Рисунок 1 — Узлы, ветви и петли

Узлы //

Узел является точкой соединения между двумя или более ветвями .

Узел обычно обозначается точкой в ​​цепи . Если короткое замыкание (соединительный провод) соединяет два узла, два узла составляют один узел. Схема на рисунке 1 имеет три узла a, b и c .

Обратите внимание, что три точки, которые образуют узел b, соединены идеально проводящими проводами и поэтому составляют единую точку. То же самое относится к четырем точкам, образующим узел c . Мы показываем, что схема на рисунке 1 имеет только три узла путем перерисовки схемы на рисунке 2. Две схемы на рис. 1 и 2 идентичны.

Однако для ясности узлы b и c разложены с совершенными проводниками, как на рис.1.

Рисунок 2 — Трехзвенная схема на рисунке 1 перерисована

Петли //

Цикл — это любой замкнутый путь в цепи .

Цикл представляет собой замкнутый путь, образованный путем запуска на узле, проходящего через набор узлов и возвращающегося к исходному узлу без прохождения через какой-либо узел более одного раза. Цикл называется независимым, если он содержит хотя бы одну ветвь, которая не является частью какого-либо другого независимого цикла. Независимые петли или пути приводят к независимым наборам уравнений.

Можно создать независимый набор петель, где одна из циклов не содержит такой ветви. На рисунке 2 abca с 2Ω резистором независима. Второй контур с резистором 3 Ом и источником тока является независимым. Третий контур может быть с резистором 2 Ом параллельно с резистором 3 Ом. Это создает независимый набор петель.

Сеть с b ветвями, n узлами и l независимыми петлями удовлетворяет фундаментальной теореме топологии сети //

b = l + n — 1

Как показывают следующие два определения, топология схемы имеет большое значение для изучения напряжений и токов в электрической цепи.

Два или несколько элементов последовательно, если они используют только один узел и, следовательно, несут тот же ток.

Два или более элемента параллельны, если они подключены к одним и тем же двум узлам и, следовательно, имеют одинаковое напряжение на них.

Элементы последовательно, когда они связаны цепью или связаны последовательно, от конца до конца. Например, два элемента находятся последовательно, если они разделяют один общий узел, и ни один другой элемент не связан с этим общим узлом. Элементы параллельно подключены к одной и той же паре терминалов.

В схеме, показанной на рисунке 1, источник напряжения и резистор 5 Ом находятся последовательно, поскольку через них течет один и тот же ток. Резистор 2 Ом, резистор 3 Ом и источник тока находятся параллельно, потому что они подключены к тем же двум узлам b и c и, следовательно, имеют одинаковое напряжение на них. Резисторы 5Ω и 2Ω не являются ни последовательно, ни параллельно друг другу.

Проблемы с напряжением узла в контурном анализе (VIDEO)

Ссылка // Основы электрических схем Чарльзом К. Александром и Мэтью Н О Садику (Покупка от Амазонки)

ПОИСК: Статьи, программное обеспечение и руководства

Источник: https://ru.electronics-council.com/electric-circuits-it-s-all-about-nodes-53220