1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения, элементы электрической цепи постоянного тока (активные и пассивные). Электрическая цепь


Скачать 230.16 Kb.
Название1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения, элементы электрической цепи постоянного тока (активные и пассивные). Электрическая цепь
страница1/3
Дата публикации04.06.2013
Размер230.16 Kb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Физика > Документы
  1   2   3
1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения, элементы электрической цепи постоянного тока (активные и пассивные).

Электрическая цепь  — совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение.

Электрическая схема — изображение электрической цепи с помощью условных знаков.

Электрическая схема — документ, содержащий в виде условных изображений / обозначений составные части изделия, действующие при помощи электрической энергии, и их взаимосвязи.

^ Эквивалентная схема (схема замещения, эквивалентная схема замещения) — электрическая схема, в которой все реальные элементы заменены максимально близкими по функциональности цепями из идеальных элементов.

Все элементы электрической цепи (постоянного тока) условно можно разделить на активные и пассивные. ^ Активный элемент — содержащий в своей структуре источник электрической энергии. Пассивный элемент — в котором рассеивается (резистор) или накапливается (катушка индуктивности, конденсатор) энергия.

1. Резистор (резистивный элемент) — пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току[, т. е. для идеального резистора в любой момент времени должен выполняться закон Ома для участка цепи (вопр. 3,5).]

Основная характеристика резистора — зависимость , называемая вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Если зависимость — прямая, проходящая через начало координат, то резистор называется линейным и описывается соотношением .

2. Катушка индуктивности (индуктивный элемент) — пассивный двухполюсный компонент (двухполюсник) электрических и электронных устройств и систем. Основной параметр катушки — величина её индуктивности, зависящая от геом. размеров и материалов и не зависящая от режима работы (тока и напряжения). Применяются для подавления помех, сглаживания пульсаций, накопления энергии, ограничения переменного тока, и т. д.

3. Конденсатор (емкостный элемент) — пассивный двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (обкладки), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.

^ 2. Определение тока, напряжения, электродвижущей силы, правила установления положительных направлений перечисленных величин, понятие мощности тепловых потерь.

Электрический ток — упорядоченное движение свободных электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля. Такими частицами могут являться: в проводниках — электроны; в электролитах — ионы, в газах — ионы и электроны; в вакууме — электроны.

Электрический ток может быть неизменным во времени или изменяющимся. Первый принято называть постоянным током, второй — переменным, а цепи, в которых протекают только постоянные токи — цепями постоянного тока. Постоянные токи обозначаются заглавными буквами латинского алфавита (I), мгновенные значения — строчными (i).

^ Электрическое напряжение между точками A и B электрической цепи / поля — физическая величина, значение которой равно отношению работы электрического поля, совершаемой при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B, к величине пробного заряда.

^ Электродвижущая сила (ЭДС) — скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

Условно положительные направления ЭДС источников питания, токов во всех ветвях, напряжений между узлами и на зажимах элементов цепи необходимо задать для правильной записи уравнений, описывающих процессы в электрической цепи или ее элементах.

1. ^ Направление для ЭДС — произвольно; при этом следует учитывать, что полюс (зажим источника), к которому направлена стрелка, имеет более высокий потенциал по отношению ко второму полюсу.

2. Направление для токов в ветвях, содержащих источник — совпадающее с направлением источника; во всех других ветвях произвольно.

3. ^ Направление для напряжений — совпадающее с направлением тока в ветви или элемента цепи. Направление напряжения на ЭДС противоположно направлению ЭДС, т. к. напряжение направлено от большего потенциала к меньшему.

При наличии тока в проводнике совершается работа против сил сопротивления. Эта работа выделяется в виде тепла. ^ Мощность тепловых потерь — величина, равная кол-ву выделившегося тепла в единицу времени. Согласно закону Джоуля–Ленца: (вопр. 3).

^ 3. Соотношения между током, напряжением, мощностью в цепях постоянного тока, законы Ома и Джоуля-Ленца.

1. Закон Ома — физический закон, определяющий связь напряжения (или ЭДС источника) с силой тока и сопротивлением проводника.

Формулировка. Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

, где — проводимость.

Для участка цепи с ЭДС: .

Для участка цепи без ЭДС: .

Для полной цепи: , где — сопротивление всех внешних источников, — внутреннее сопротивление источника напряжения.

2. Закон Джоуля–Ленца — физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока.

Формулировка. Количество теплоты, выделяемое проводником с током (или энергия, или совершаемая работа), равно произведению напряжения проводника, силы тока и времени. .

Мощность в цепи постоянного тока: .

Для пассивной линейной цепи, в которой соблюдается закон Ома: .d:\makc\studies\uni\session\exams\electronics and electrotechnics\images\6.1.jpg

Для цепи с источником ЭДС: P = IE.

4. Источники электрической энергии, идеализированные источники тока и ЭДС, реальные источники энергии, их схемы замещения, вольт-амперные характеристики. Условия эквивалентности различных схем источников энергии, правила преобразования схем источников.d:\makc\studies\uni\session\exams\electronics and electrotechnics\images\6.2.jpg

Источник электрической энергии — устройство, в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для ее использования.

Источники разделяют на идеальные и реальные. Идеальные делятся на источники ЭДС и тока.

^ Источник ЭДС (идеальный источник / генератор напряжения) — двухполюсник, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока в цепи). Напряжение может быть задано как константа, функция времени и как внешнее управляющее воздействие. Простейший случай — напряжение ЭДС постоянно (константа).

^ Источник тока (генератор тока) — двухполюсник, который создаёт ток, не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединён. В быту источником тока часто неточно называют любой источник электрического напряжения (батарею, генератор, розетку), но в строго физическом смысле это не так, более того, обычно используемые в быту источники напряжения по своим характеристикам гораздо ближе к источнику ЭДС, чем к источнику тока.

Источники ЭДС и тока часто рассматриваются как абстракции, не имеющие реального физического воплощения. Однако, это справедливо только если считать, что их ВАХ не имеют ограничения. В этом случае ток через источник ЭДС или падение напряжения на источнике тока могут достигать бесконечно больших значений. При этом мощность источника () должна быть бесконечно большой, что исключает возможность технической реализации.d:\makc\studies\uni\session\exams\electronics and electrotechnics\images\6.2.2.jpg
d:\makc\studies\uni\session\exams\electronics and electrotechnics\images\6.2.1.jpg

Реальный источник ЭДС обладает внутренним сопротивлением , которое имеет обратную зависимость от мощности источника. Т. е., чем больше мощность, тем меньше сопротивление (при постоянном напряжении). Наличие внутреннего сопротивления отличает реальный источник ЭДС от идеального.

^ Схема замещения реального источника ЭДС представляет собой параллельное включение источника тока и внутреннего сопротивления. Условие эквивалентности: если и при одинаковом токе в этих сопротивлениях напряжение , т.е. источник электрической энергии находится в режиме, близком к холостому ходу, то можно практически пренебречь его внутренним падением напряжения, принять и получить эквивалентную схему.

Т. к. для источника тока , напряжение и мощность, выделяемая идеальным источником ЭДС, неограниченно растут при росте сопротивления.

^ Реальный источник тока, как и источник ЭДС, в линейном приближении может быть описан параметром внутреннее сопротивление . Отличие состоит в том, что чем больше внутреннее сопротивление, тем ближе источник тока к идеальному (источник ЭДС, наоборот, тем ближе к идеальному, чем меньше его внутреннее сопротивление).

^ Схема замещения реального источника тока представляет собой последовательное включение источника ЭДС и внутреннего сопротивления. Условие эквивалентности: если или и при одинаковом напряжении на зажимах ветвей с сопротивлениями и ток , т.е. источник энергии находится в режиме, близком к короткому замыканию, то можно принять и получить эквивалентную схему.

^ 5. Закон Ома для участка цепи, содержащей источники ЭДС.

Закон Ома для участка цепи с источником ЭДС: .

Закон Ома для участка цепи с источниками ЭДС. Обобщенная формула применяется, когда в ветви находится несколько элементов. Ток в ветви равен частному суммарного ЭДС (напряжения) и суммарного сопротивления ветви: .

Принято ставить знак «+» у большего потенциала (к которому направлена стрелка ЭДС) и «–» у меньшего потенциала. Напряжение направлено от большего потенциала к меньшему.

6. Разветвлённые и неразветвлённые электрические цепи, параллельное и последовательное соединение элементов электрической схемы, правила определения эквивалентного сопротивления участка электрической цепи, содержащей пассивные элементы (резисторы). Преобразование пассивного “треугольника” в “звезду” и обратно.

Электрические цепи подразделяют на неразветвленные и разветвленные.
Простейшая неразветвленная цепь. Во всех ее элементах течет один и тот же ток.
Простейшая разветвленная цепь, 3 ветви и 2 узла. Во всех ветвях ток разный.
[^ Ветвь — участок цепи, образованный последовательно соединенными элементами и заключенный м/ду 2 узлами. Узел — точка цепи, в которой сходятся не менее 3 ветвей.]

Последовательное и параллельное соединения — 2 основных способа соединения элементов электрической цепи. ^ Последовательное соединение: элементы связаны друг с другом так, что включающий их участок цепи не имеет узлов. Параллельное соединение: элементы объединены 2-мя узлами и не имеют связей с другими узлами.

При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова. Сопротивление цепи равно сумме сопротивлений элементов: . При параллельном соединении падение напряжения между 2 узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов. Проводимость цепи равна сумме проводимостей параллельно включенных проводников: .
  1   2   3

Похожие:

1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения, элементы электрической цепи постоянного тока (активные и пассивные). Электрическая цепь iconРабочая программа -2012 г по курсу «Электротехника, электроника и схемотехника»
...
1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения, элементы электрической цепи постоянного тока (активные и пассивные). Электрическая цепь icon2 Схема замещения электрической цепи постоянного тока и ее элементы
...
1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения, элементы электрической цепи постоянного тока (активные и пассивные). Электрическая цепь icon1. электрические цепи электрическая цепь и ее элементы
Электрической цепью называется совокупность источников электрической энергии и приемников, соединенных токопроводящими телами или...
1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения, элементы электрической цепи постоянного тока (активные и пассивные). Электрическая цепь iconПоложительные направления токов и напряжений в цепях постоянного тока. Закон Ома
С её помощью можно собрать эл цепь, но нельзя рассчитать режимы её работы. Схемы замещения состоят из набора идеализированных элементов,...
1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения, элементы электрической цепи постоянного тока (активные и пассивные). Электрическая цепь iconРасчетно-графическое задание №1 Анализ линейной электрической цепи постоянного тока

1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения, элементы электрической цепи постоянного тока (активные и пассивные). Электрическая цепь iconИсследование линейной неразветвленной электрической цепи с синусоидалыного тока цель работы
Установить связь между током, напряжениями на элементах цепи и емкостью конденсатора
1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения, элементы электрической цепи постоянного тока (активные и пассивные). Электрическая цепь iconИсследование линейной электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов
Усовершенствовать навыки сборки электрических цепей и пользования электроизмерительными приборами
1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения, элементы электрической цепи постоянного тока (активные и пассивные). Электрическая цепь iconОписание электрической схемы цепей управления
Цепи управления подачей песка и жалюзи тормозных резисторов и устройств охлаждения
1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения, элементы электрической цепи постоянного тока (активные и пассивные). Электрическая цепь iconИсследование трехфазной электрической цепи
Исследовать свойства трехфазной цепи с симметричной и несимметричной нагрузкой, соединенной "звездой"
1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения, элементы электрической цепи постоянного тока (активные и пассивные). Электрическая цепь iconИсследование линейной разветвленной электрической цепи синусоидального тока цель работы
Получить навыка построения векторных диаграмм и научиться их использовать для анализа электрических цепей
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница