Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Электрическая схема и ее элементы

Электрической цепью называется совокупность устройств, предназначенных для получения, передачи, распределения и взаимного преобразования электрической (электромагнитной) и других видов энергии.

Любая реальная электрическая цепь, состоящая из источников и потребителей электрической энергии, может быть представлена расчетной электрической схемой замещения. Схемой электрической цепи называют графическое изображение электрической цепи, показывающее последовательность соединения ее участков и их характер.

При расчете сложной электрической цепи пользуются такими понятиями как ветвь, узел и контур.

Ветвью электрической цепи и ее схемы называют участок цепи, который включен между двумя соседними узлами и по которому протекает один и тот же ток.

Узлом цепи и ее схемы называется место соединения трех и более ветвей.

Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется контуром.

В источниках электрической энергии происходит преобразование различных видов энергии (механической, тепловой, химической и т.д.) в электрическую энергию.

Источники ЭДС, внутреннее сопротивление которых равно нулю, называют идеальными (рис. 1.1, а). Напряжение на зажимах такого источника U_E всегда равно по величине ЭДС и не зависит от тока ветви.

Реальные источники ЭДС, обладают внутренним сопротивлением, отличным от нуля, на схеме замещения (рис. 1.1, б) их показывают в виде последовательного соединения идеального источника ЭДС и его внутреннего сопротивления. Напряжение реального источника ЭДС отличается от значения самой ЭДС на величину напряжения на ее внутреннем сопротивлении

В режиме холостого хода, когда ток в источнике отсутствует напряжение источника U_E равно по величине ЭДС.

Закон Ома

Закон Ома для участка цепи, не содержащего источника ЭДС (рис. 1.2), устанавливает связь между напряжением и током этого участка и может быть записан в виде:

или

где сопротивление R- коэффициент пропорциональности между напряжением и током на участке ab.

Ток в резисторе направлен от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом. Положительное направление напряжения приемника всегда совпадает по направлению с током.

Определим ток на участке цепи, содержащей несколько элементов (рис. 1.3). Для этого выразим значение потенциала точки а относительно потенциала точки b. Примем потенциал точки b равным нулю и последовательно определим потенциалы всех остальных точек участка:

, ,

Тогда напряжение на участке ab: .

Выразив из этого уравнения ток, получим выражение для закона Ома:

, или в обобщенном виде

где U_ab=(φ_a-φ_b) - напряжение на зажимах всего участка цепи направленное по току; ΣЕ –алгебраическая сумма ЭДС участка цепи, в которой ЭДС берется со знаком «+», если ее направление совпадает с направлением тока, или со знаком «-», если не совпадает; - сумма сопротивлений данного участка цепи.

В случае, если полученное в результате расчета значение тока отрицательно, это значит, что его действительное направление противоположно ранее принятому за положительное.

Законы Кирхгофа

Режим работы цепи любой конфигурации полностью определяется первым и вторым законами Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа применяется к узлам схемы и формулируется следующим образом: алгебраическая сумма токов в узле равна нулю: Σ І_к = 0.

В этом уравнении токи, выходящие из узла, записываются со знаком «плюс», а входящие в узел – со знаком «минус».

Второй закон Кирхгофа применяется к контурам схемы электрической цепи и формулируется следующим образом: в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма напряжений на приемниках, входящих в контур, равна алгебраической сумме ЭДС: Σ R_кI_к = Σ E_к.

В этом уравнении положительные знаки принимаются для напряжений и ЭДС, направления которых совпадают с произвольно выбранным направлением обхода рассматриваемого контура.

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒