Электрическая цепь, элемент электрической цепи, электрическая схема. Источники и приемники электроэнергии. Условные графические обозначения элементов на схемах.

Электрическая цепь -совокупность устр-ств и объектов,образующих путь для эл.тока,электромагнитные процессы в кот.могут быть описаны с помощью понятий об эл.токе,напряжении и ЭДС.

Электрическая цепь состоит из отдельных частей (объектов), выполняющих определенные функции и называемых элементами цепи . Основными элементами цепи являются источники и приемники электрической энергии (сигналов). Электротехнические устройства, производящие электрическую энергию, называются генераторами или источникамиэлектрической энергии , а устройства, потребляющие ее – приемниками (потребителями) электрической энергии(двигатели).

Электрическая схема -графич.изображение эл.цепи,в кот. входят реальные элементы в виде условных обозначений,а также показывается соединение этих элементов.

Элемент схемы -основная часть схемы,выполняющая опред.ф-ю,кот.не может быть разделена.

Наиболее распростр.элементы эл.схемы:

А-усилители,лазеры;В-преобразователи неэлектр.величин;G-конденсаторы;F-предохранители,разрядники;G-генераторы;L-катушки;М-двигатели;Q-выключатели;R-резисторы;Е-трансформаторы;V-полупроводниковые приборы;Z-фильтры.

Условные обозначения: источник ЭДС ; источник тока ; гальванический элемент, аккумулятор ; резистор ; ротор или якорь машин постоянного тока ; лампа накаливания ; соединение проводов ; пересечение проводов ; выключатель – ключ ; амперметр ; вольтметр ; ваттметр

Классификация электрических цепей. Закон Ома для пассивного участка цепи.

Эл.цепи классифицируются по типу элементов,из которых они состоят.

Резистивные цепи -цепи, состоящ. из резисторов и источников энергии.

Электронные цепи -цепи, содержащие электрч.лампы и транзисторы.

Цепи:-по виду тока(постоянные,переменные);

По составу элементов (линейные,нелинейные)

Линейные цепи -в кот.ни один параметр не зависит от величины тока или напряжения.

Цепи бывают простые (из 1-го источника энергии), сложные(из 2-х и более).

Принципиальные -отражают ф-ции элементов эл.цепи и связи м/у ними.

Монтажные -цепи,на кот.указано расположение элементов цепи и соединит.проводов.

Развернутые - схемы,в кот.условные обозначения элементов расположены в соотв.принципам действия данного устр-ва.

Расчетные - схемы,в кот.все элементы представлены в виде замещения.

З-н Ома для пассивного участка цеп I=U/R, соотношение м/у ЭДС, сопротивлением, током в замкнутой цепи I=ε/(R+R 0), где R-сопротивление внутренней части цепи, R 0 -внутреннее сопротивление цепи. Обобщенный з-н Ома применяется для участка цепи содержащего ЭДС (активный участок). «+» направление U выбрано совпадающим с «+» направл-м тока, тогда напряжение равно не сумме, а разности U-ий на участках и выражается I=(U +E)/R. Если направление обхода не совпадает, тогда I=(U -E)/R.

Участок называется активным, если внутри участка находится активный элемент, то есть источник электрической энергии. Изобразим отдельно активный участок цепи, представленной на рисунке 1. Смотри рисунок 2.

Так как электрический ток имеет направление на участке от Г к А, то потенциал точки Г выше потенциала точки А (ток всегда направлен от точки с большим потенциалом), следовательно, напряжение на участке также имеет положительное направление от Г к А. Оно представляет собой алгебраическую сумму двух напряжений:

Рисунок 2. Активный участок цепи

напряжения на резисторе R 1 , совпадающее по направлению с U ГА и напряжения на клеммах источника Е, (точки А и К), направленное по правилу положительного направления для напряжений на участке А и К (от точки с большим потенциалом, то есть, от «плюса» источника). Напряжение U E не совпадает по направлению с U ГА. Таким образом,

U ГА = U R 1 - U E

Напряжение U R 1 в электротехнике называется падение напряжения, так как напряжение падает (уменьшается) от точки Г к точке К и определяется по Закону Ома для участка Г-К

Термин «падение напряжения» сохраняется даже, если потенциал будет увеличиваться от Г к К, например, если ток будет противоположного направления. Другими словами, если напряжение определяется по закону Ома , то оно называется падением напряжения, если через разность потенциалов, то это напряжение.

Напряжение U E = Е, так как внутреннее сопротивление источника ЭДС равно нулю и внутри ЭДС не происходит падения напряжения. Т.о.

U ГА = I 1 R 1 – Еили отсюда в общем виде

Уже понятно, какое колоссальное значение имеют в электротехнике правила знаков величин. Чаще приходится пользоваться нижней формулой. Определим правила знаков.

1. Если напряжение совпадает с током по направлению, то оно берётся в числителе с плюсом
2. Если ЭДС совпадает с током по направлению (как бы ему «помогает»), то она берётся в числителе с плюсом

На рисунке 2 точка Г заземлена. Потенциал точки, соединённой с Землёй всегда равен нулю . Заземлять в электрической цепи можно только одну точку, иначе появится ещё один узел с нулевым потенциалом, что приведёт к изменению значений токов в цепи.

Итак, потенциал точки Г равен нулю. Потенциал точки К был бы равен потенциалу точки Г , если бы не было тока в R 1 , а ток создаёт падение напряжения (ток течет к точке К ), следовательно, потенциал точки К меньше, чем в Г , следовательно, чтобы уменьшить, нужно отнять падение напряжения на отнять

φ к = φ г – I 1 R 1

Потенциал точки А был бы равен потенциалу точки К , если бы не было ЭДС. Источник энергии Е своим «плюсом» (высокий потенциал) направлена к точке А , следовательно, в точке А она повышает потенциал

φ А = φ к + Е

или, подставив значение φ к

φ А = φ г – I 1 R 1 + Е

Напряжение U АГ = φ А - φ г = – I 1 R 1 + Е, т.к. φ г = 0. Результат совпадает с полученным результатом ранее.

Рассмотренная методика позволяет определить потенциал в любой точке схемы.

Похожая информация:

1. A, Q - не являются функциями состояния. Нельзя говорить о законе работы и теплоты
2. III. Обязанности Исполнителя, Заказчика и Обучающегося. 3.1.1. Зачислить Обучающегося, выполнившего установленные законодательством Российской Федерации, Уставом Исполнителя
3. III. Практичне заняття. Застосування кримінального процесуального законодавства у кримінальному провадженні - 2 год

9.Последовательное и параллельное соединение элементов. Устранимый узел.

10.Закон Ома для пассивного и активного участка электрической цепи. Применение закона Ома

11. Потенциальная диаграмма и ее построение

12. Преобразование пассивного треугольника в пассивную звезду.

14. Преобразование активного треугольника в активную звезду.

15. Применение законов Кирхгофа. Правило записи второго закона Кирхгофа. Количество независимых уравнений. Применение законов для расчета цепей постоянного тока. Пример.

16. Баланс мощностей в цепях постоянного тока

26. Цепь с идеальным резистором.

27.Синусоидальный ток в идеальной индуктивности

30.Синусоидальный ток при параллельном соединении r - l - с.

38. Комплексная мощность. Треугольник мощностей.

40. Баланс мощностей в цепи переменного тока

41. Графоаналитический метод. Пример расчёта.

42. Определение резонанса, понятие последовательного и параллельного колебательных контуров.

43.Условие и способы получения резонанса. Резонансная частота

44. Резонанс в последовательном колебательном контуре. Добротность, векторная диаграмма. Характеристическое сопротивление, затухание контура.

45. Резонансные кривые в относительных единицах для последовательного колебательного контура.

46. Полоса пропускания контура, её связь с добротностью, граничные частоты.

47. Зависимости ul(ω); uc(ω)

48.Частотная и фазочастотная характеристики последовательного колебательного контура.

49. Резонанс в параллельном колебательном контуре. Понятие «идеальный контур». Векторная диаграмма при резонансе токов.

50.Резонансная частота при резонансе токов

51.Частотные хар-ки

52. Добротность параллельного колебательного контура. Полоса пропускания.

53. Индуктивность. Явление взаимоиндукции.

54. Эдс взаимоиндукции. Свойство взаимности для индуктивно связанных цепей.

55. Согласное и встречное включение катушек.

56. Последовательное соединение двух катушек. Векторная диаграмма.

57. Параллельное соединение двух катушек. Определение входного сопротивления.

58. Коэффициент индуктивной связи.

59. Цепи со взаимной индуктивностью. Согласное и встречное включение индуктивно связанных катушек (последовательное включение). Векторные диаграммы.

62.Трехфазная система э.Д.С. Генерирование 3-х фазных э.Д.С. Фазное и линейное напряжение.

63. Трехфазная цепь. Расчет токов при симметричной нагрузке. Векторная диаграмма

64. Измерение и определение мощности в трехфазных симметричных цепях.

65. Расчет токов трехфазной цепи при несимметричной нагрузке. Векторная диаграмма.

8.Электрическая схема, её ветви, узлы, контуры.

Электрическая схема представляет собой графическое изображение электрической цепи. Она показывает, как осуществляется соединение элементов рассматриваемой электрической цепи

Ветвь образуется одним или несколькими последовательно соединенными элементами цепи.

Узел - место соединения трех или большего числа ветвей.

Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется контуром

9.Последовательное и параллельное соединение элементов. Устранимый узел.

Под последовательным сопротивлением понимают такое соединение, при котором через все элементы проходит один и тот же ток.

Ветви, присоединенные к 1-ой паре узлов – параллельные ветви. Напряжение на всех параллельных ветвях одинаково.

Узел – место соединения 3-ех и большего числа ветвей.

Устранимый узел – место соединения 2-ух ветвей.

10.Закон Ома для пассивного и активного участка электрической цепи. Применение закона Ома

Закон Ома для пассивного участка электрической цепи.

При протекании электрического тока через сопротивление R, напряжение U и ток I на этом участке связаны между собою согласно закону Ома: Сопротивление R - это коэффициент пропорциональности между током и напряжением.

Закон Ома можно записать через разность потенциалов:

Закон Ома для активного участка цепи между точками а и в имеет вид:

Напряжение на участке электрической цепи Uab и ЭДС берутся со знаком «плюс», если их направление совпадает с направление протекания тока. Напряжение (разность потенциалов) и источник электродвижущей силы берутся со знаком «минус», если их направление не совпадает с направлением протекания тока.

Пример составления уравнения по закону Ома

Рассмотрим пример решения задачи на составления уравнения по закону Ома для участка линейной электрической цепи с двумя источниками ЭДС.

Пусть в данной электрической цепи направление тока будет из точки "a" в точку "b". Напряжение Uab Направляется всегда из первой буквы ("a") к последней ("b").

Согласно правилу составления уравнения по закону Ома источник ЭДС E1 берем со знаком "плюс", т.к. его направление (направление стрелочки) совпадает с направлением протекающего тока.

Источник ЭДС E2 берем со знаком "минус", т.к. его направление (направление стрелочки) не совпадает с направлением протекающего тока.

Напряжение Uab или разность потенциалов φa - φb берем со знаком "плюс", т.к. его направление совпадает с направление протекающего тока.

Сопротивление R1 и R1 соединены последовательно. При последовательном соединении сопротивлений их эквивалентное значение равно сумме.

В результате составленное уравнение по закону Ома будет иметь вид:

Пусть потенциал в данной задаче потенциал точки "а" равен 10 вольт, потенциал точки "b" = 7 вольт, E1=25 В, E2=17 В, R1=5 Ом, R2=10 Ом. Рассчитаем величину тока:

Полученный ток равен 1 Ампер.

11. Потенциальная диаграмма и ее построение

Под потенциальной диаграм­мой понимают график распределения потенциала вдоль какого-ли­бо участка цепи или замкнутого контура. По оси абсцисс на нем откладывают сопротивления вдоль контура, начиная с какой-либо произвольной точки, по оси ординат - потенциалы. Каждой точке участка цепи или замкнутого контура соответствует своя точка на потенциальной диаграмме.

Потенциальная диаграмма построена, начиная с точки a, которая условно принята за начало отсчета. Потенциал  a принят равным нулю.

Точка цепи, потенциал которой условно принимается равным нулю, называется базисной .

Если в условии задачи не оговорено, какая точка является базисной, то можно потенциал любой точки условно приравнивать к нулю. Тогда потенциалы всех остальных точек будут определяться относительно выбранного базиса.