Напряжение в цепи как найти – РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ОНЛАЙН — ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ, ТОКА, МОЩНОСТИ И СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКА

Содержание

Расчет простых цепей постоянного тока

В электротехнике принято считать, что простая цепь – это цепь, которая сводится к цепи с одним источником и одним эквивалентным сопротивлением. Свернуть цепь можно с помощью эквивалентных преобразований последовательного, параллельного и смешанного соединений. Исключением служат цепи, содержащие более сложные соединения звездой и треугольником. Расчет цепей постоянного тока производится с помощью закона Ома и Кирхгофа.  

Пример 1


  Два резистора подключены к источнику постоянного напряжения 50 В, с внутренним сопротивлением r= 0,5 Ом. Сопротивления резисторов  R1 = 20 и R2 = 32 Ом. Определить ток в цепи и напряжения на резисторах.

 

Так как резисторы подключены последовательно, эквивалентное сопротивление будет равно их сумме. Зная его, воспользуемся законом Ома для полной цепи, чтобы найти ток в цепи. 

Теперь зная ток в цепи, можно определить падения напряжений на каждом из резисторов. 

Проверить правильность решения можно несколькими способами. Например, с помощью закона Кирхгофа, который гласит, что сумма ЭДС в контуре равна сумме напряжений в нем. 

Но с помощью закона Кирхгофа удобно проверять простые цепи, имеющие один контур. Более удобным способом проверки является баланс мощностей.

В цепи должен соблюдаться баланс мощностей, то есть энергия отданная источниками должна быть равна энергии полученной приемниками. 

Мощность источника определяется как произведение ЭДС на ток, а мощность полученная приемником как произведение падения напряжения на ток.

Преимущество проверки балансом мощностей в том, что не нужно составлять сложных громоздких уравнений на основании законов Кирхгофа, достаточно знать ЭДС, напряжения и токи в цепи.

Пример 2


  Общий ток цепи, содержащей два соединенных параллельно резистора R1=70 Ом и R2=90 Ом, равен 500 мА. Определить токи в каждом из резисторов.

Два последовательно соединенных резистора ничто иное, как делитель тока. Определить токи, протекающие через каждый резистор можно с помощью формулы делителя, при этом напряжение в цепи нам не нужно знать, потребуется лишь общий ток и сопротивления резисторов. 

Токи в резисторах 

В данном случае удобно проверить задачу с помощью первого закона Кирхгофа, согласно которому сумма токов сходящихся, в узле равна нулю.

Если у вас возникли затруднения, прочтите статью законы Кирхгофа.

Если вы не помните формулу делителя тока, то можно решить задачу другим способом. Для этого необходимо найти напряжение в цепи, которое будет общим для обоих резисторов, так как соединение параллельное. Для того чтобы его найти, нужно сначала рассчитать сопротивление цепи 

А затем напряжение 

Зная напряжения, найдем токи, протекающие через резисторы 

Как видите, токи получились теми же.

Пример 3

  В электрической цепи, изображенной на схеме R1=50 Ом, R2=180 Ом, R3=220 Ом. Найти мощность, выделяемую на резисторе R1, ток через резистор R2, напряжение на резисторе R3, если известно, что напряжение на зажимах цепи 100 В.

 

Чтобы рассчитать мощность постоянного тока, выделяемую на резисторе R1, необходимо определить ток I1, который является общим для всей цепи. Зная напряжение на зажимах и эквивалентное сопротивление цепи, можно его найти.

Эквивалентное сопротивление и ток в цепи 

Отсюда мощность, выделяемая на R1 

Ток I2 определим с помощью формулы делителя тока, учитывая, что ток I1 для этого делителя является общим 

Так как, напряжение при параллельном соединении резисторов одинаковое, найдем U3, как напряжение на резисторе R2 

Таким образом производится расчет простых цепей постоянного тока.

  • Просмотров: 6085
  • electroandi.ru

    правила расчета для определения силы тока

    На практике разработан ряд методов для определения и расчета схем с постоянным током, что предоставляет возможность уменьшить трудоемкий процесс вычисления трудных электрических цепей. Основными законами, с помощью которых определяются характеристики практически каждой схемы, являются постулаты Кирхгофа.

    Пример сложных электрических цепей

    Пути вычисления электрических схем

    Расчет электрических цепей разветвляется на множество методов, используемых на практике, а именно: метод эквивалентных преобразований, прием, основанный на постулатах Ома и Кирхгофа, способ наложения, способ контурных токов, метод узловых потенциалов, метод идентичного генератора.

    Процесс расчета электрической цепи состоит из нескольких обязательных этапов, позволяющих довольно быстро и точно произвести все расчеты.

    Перед тем, как узнать или вычислить необходимые параметры, рассчитываемая электрическая цепь переносится схематически на бумагу, где содержатся символические обозначения входящих в ее состав элементов и порядок их соединения.

    Все элементы и устройства подразделяются на три категории:

    1. Источники электропитания. Основным признаком данного элемента является превращение неэлектрической энергии в электрическую. Эти источники энергии именуются первичными источниками энергии. Вторичные источники энергии представляют собой такие устройства, на входах и выходах которых присутствует электрическая энергия. К ним относятся выпрямительные приборы или трансформаторы напряжения;
    2. Устройства, потребляющие электрическую энергию. Такие элементы преобразовывают электрическую энергию в любую другую, будь то свет, звук, тепло и тому подобные виды;
    3. Вспомогательные элементы цепи, к которым относятся провода соединений, аппаратура коммутации, защиты и другие подобные элементы.

    Также к основным понятиям электрической схемы относятся:

    • Ветвь электрической схемы – участок цепи с одним и тем же током. В состав такой ветви могут входить один или несколько последовательно соединенных элементов;
    • Узел электрической схемы – точка соединения трех и более ветвей схемы;
    • Контур электрической схемы, представляющий собой любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.

    Обозначение ветвей, узлов и контуров на схеме

    Метод расчета по законам Ома и Кирхгофа

    Данные законы позволяют узнать силу тока и найти взаимосвязь между значениями токов, напряжений, ЭДС всей цепи и единичных участков.

    Закон Ома для участка цепи

    По закону Ома соотношение тока, напряжения и сопротивления цепи выглядит как:

    UR=RI.

    Исходя из этой формулы, найти силу тока можно по выражению:

    I=UR/R, где:

    • UR – напряжение или падение напряжения на резисторе;
    • I – ток в резисторе.

    Закон Ома для полной цепи

    В законе Ома для полной цепи дополнительно используется величина внутреннего сопротивления источника питания. Найти силу тока с учетом внутреннего сопротивления возможно по выражению:

    I=E/Rэ = E/r0+R, где:

    • E – ЭДС источника питания;
    • rо – внутреннее сопротивление источника питания.

    Поскольку сложная электрическая цепь, состоящая из нескольких ветвей и имеющая в своей структуре ряд устройств питания, не может быть описана законом Ома, то применяют 1-ый и 2-ой закон Кирхгофа.

    Первый закон Кирхгофа

    Закон Кирхгофа гласит, что сумма токов, втекающих в узел, равна сумме токов, вытекающих из него, это выглядит как:

    ∑mIk=0, где m – число ветвей, подведенных к узлу.

    Согласно закону Кирхгофа, токи, втекающие в узел, используются со знаком «+», а токи, вытекающие из узла, – со знаком «-».

    Второй закон Кирхгофа

    Из второго закона Кирхгофа следует, что сумма падений напряжений на всех элементах цепи равна сумме ЭДС цепи, выглядит как:

    ∑nEk=∑mRkIk=∑mUk, где:

    • n – число источников ЭДС в контуре;
    • m – число элементов с сопротивлением Rk в контуре;
    • Uk=RkIk – напряжение или падение напряжения на k-том элементе контура.

    Перед применением второго закона Кирхгофа следует проверить выполнение следующих требований:

    1. Указать относительно положительные направления ЭДС, токов и напряжений;
    2. Указать направление обхода контура, описываемого уравнением;
    3. Применяя одну из трактовок 2-го закона Кирхгофа, характеристики входящие в уравнение используются со знаком «+», если их относительно положительные направления схожи с обходом контура, и с «-», если они разнонаправленные.

    Из 2-го закона Кирхгофа следует выражение баланса мощностей, по которому мощность источников питания в любой момент времени равна сумме мощностей, расходуемых на всех участках цепи. Уравнение баланса мощностей имеет вид:

    ∑EI=∑RI2.

    Метод преобразования электрической цепи

    Элементы в электрических цепях могут соединяться параллельно, последовательно, смешанным способом и по схемам «звезда», «треугольник». Расчет таких схем упрощается путем замены нескольких сопротивлений на эквивалентное сопротивление, и дальнейшие вычисления уже проводятся по закону Ома либо Кирхгофа.

    Последовательное и параллельное соединение элементов

    Под смешанным соединением элементов подразумевается одновременное присутствие в схеме и последовательного, и параллельного соединения элементов. При этом сопротивление смешанного соединения вычисляется после преобразования схемы в эквивалентную цепь с помощью формул, приведенных на рис. выше.

    Также встречается соединение элементов «звездой» и «треугольником». Для нахождения эквивалентного сопротивления необходимо первоначально преобразовать схему «треугольник» в «звезду». По картинке ниже, сопротивления равны:

    • R1=R12R31/R12+R31+R23,
    • R2=R12R23/R12+R31+R23,
    • R3=R31R23/R12+R31+R23.

    Треугольник и звезда соединений

    Дополнительные методы расчета цепей

    Все дополнительные методы расчета цепей в той или иной мере являются или основаны на первом и втором законах Кирхгофа. К этим методам относятся:

    1. Метод контурных токов – основан на введении дополнительных величин контурных токов, удовлетворяющих 1-му закону Кирхгофа;
    2. Метод узловых потенциалов – с его помощью находят потенциалы всех узлов схемы и затем по известным потенциалам токи во всех ветвях. Метод базируется на первом законе Кирхгофа;
    3. Метод эквивалентного генератора – этот метод предоставляет решение задачи, как найти ток только в одной или нескольких ветвях. Суть метода в том, что любую электрическую цепь по отношению к исследуемой ветви можно представить в виде эквивалентного генератора;
    4. Метод наложения – основан на том, что ток в цепи или ветви схемы равен алгебраической сумме токов, наводимых каждым источником в отдельности.

    Основная часть методов расчета направлена на упрощение процедуры определения токов в ветвях схемы. Эти мероприятия проводятся либо упрощением систем уравнений, по которым проводятся расчеты, либо упрощением самой схемы. Основываясь, в первую очередь, на постулаты Кирхгофа, любой из методов отвечает на вопрос: как определить силу тока и напряжение электрической цепи.

    Видео

    Оцените статью:

    elquanta.ru

    Напряжение на участке цепи

    Под
    напряжением на некотором участке
    электрической цепи понимают разность
    потенциалов между крайними точками
    этого участка.

    На
    рис. 1-13 изображен участок цепи, на котором
    есть резистор сопротивлением
    и нет ЭДС. Крайние точки этого участка
    обозначены буквами a
    и b.
    Пусть ток течет от точки a
    к точке b.

    Рис.
    1-13. Участок электрической цепи

    На
    участке без ЭДС ток течет от более
    высокого потенциала к более низкому.
    Следовательно, потенциал
    точки
    a
    выше потенциала
    точки b
    на величину, равную произведению тока

    на сопротивление :

    .

    В
    соответствии с определением, напряжение
    между точками a
    и b

    .
    (1-8)

    Другими
    словами, напряжение на резисторе равно
    произведению тока, протекающего по
    резистору, на величину сопротивления
    этого резистора.

    В
    электротехнике разность потенциалов
    на концах резистора принято называть
    либо «напряжением на резисторе», либо
    «падением напряжения». В литературе
    встречаются оба этих определения.

    Рассмотрим
    теперь вопрос о напряжении на участке
    цепи, содержащем не только резистор, но
    и источник ЭДС.

    На
    рис. 1-14 а
    и б
    показаны участки некоторых цепей, по
    которым протекает ток ..
    Найдем напряжение между точками a
    и c
    для этих участков.

    а)
    б)

    Рис.
    1-14. Участки электрической цепи

    По
    определению

    .
    (1-9)

    Выразим
    потенциал точки a
    через потенциал точки c.
    При перемещении от точки c
    к точке b
    (рис. 1-14,а)
    идем встречно ЭДС ,
    поэтому потенциал точки b
    оказывается меньше, чем потенциал точки
    c
    на величину ЭДС ,
    т.е.

    .

    (1-10)

    На
    рис. 1-14,б
    при перемещении от точки c
    к точке b
    идем согласно ЭДС
    и потому потенциал точки b
    оказывается больше, чем потенциал точки
    c
    на величину ЭДС ,
    т.е.

    .

    (1-11)

    Ранее
    говорилось, что на участке цепи без ЭДС
    ток течет от более высокого потенциала
    к более низкому. Поэтому в обеих схемах
    рис. 1-14 потенциал точки a
    выше, чем потенциал точки b
    на величину падения напряжения на
    резисторе сопротивлением :


    . (1-12)

    Таким
    образом, для рис. 1-14,а
    имеем

    ,
    или

    .
    (1-13)

    И
    для рис. 1-14, б
    имеем

    ,
    или

    .
    (1-14)

    Положительное
    направление напряжения указывают на
    схемах стрелкой. Стрелка должна быть
    направлена от первой буквы индекса ко
    второй. Так, положительное направление
    напряжения
    изобразится
    стрелкой, направленной от a
    к c.

    Из
    самого определения напряжения следует
    также, что .
    Поэтому .
    Другими словами, изменение чередования
    индексов равносильно изменению знака
    этого напряжения. Из изложенного ясно,
    что напряжение может быть и положительной,
    и отрицательной величиной.

      1. Закон ома для участка цепи, не содержащего эдс

    Закон
    Ома устанавливает связь между током и
    напряжением на некотором участке цепи.
    Так, применительно к участку цепи,
    изображенному на рис. 1-13 имеем


    или

    .
    (1-15)

    studfiles.net

    РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ОНЛАЙН — ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ, ТОКА, МОЩНОСТИ И СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКА

    Наверное, каждый кто делал или делает ремонт электрики сталкивался с проблемой определения той или иной электрической величины. Для кого-то это становится настоящим камнем преткновения, а для кого-то все предельно ясно и каких-либо сложностей при определении той или иной величины нет. Данная статья посвящена именно первой категории – то есть для тех, кто не очень силен в теории электрических цепей и тех показателей, которые для них характерны.

    Итак, для начала вернемся немного в прошлое и постараемся вспомнить школьный курс физики, касательно электрики. Как мы помним, основные электрические величины определяются на основании всего одного закона – закона Ома. Именно этот закон является базой проведения абсолютно для любых расчетов и имеет вид:

    Отметим, что в данном случае речь идет о расчете самой простейшей электрической цепи, которая выглядит следующим образом:

    Подчеркнем, что абсолютно любой расчет ведется именно посредством этой формулы. То есть путем не сложных математических вычислений можно определить ту или иную величину зная при этом два иных электрических параметра. Как бы там ни было, наш ресурс призван упростить жизнь тому кто делает ремонт, а поэтому мы упростим решение задачи определения электрических параметров, вывив основные формулы и предоставив возможность произвести расчет электрических цепей онлайн.

    Как узнать ток зная мощность и напряжение?

    В данном случае формула вычисления выглядит следующим образом:

    Расчет силы тока онлайн:

    (Не целые числа вводим через точку. Например: 0.5)

    Как узнать напряжение зная силу тока?

    Для того, чтобы узнать напряжение, зная при этом сопротивление потребителя тока можно воспользоваться формулой:

    Расчет напряжения онлайн:

    Если же сопротивление неизвестно, но зато известна мощность потребителя, то напряжение вычисляется по формуле:

    Определение величины онлайн:

    Как рассчитать мощность зная силу тока и напряжения?

    Здесь необходимо знать величины действующего напряжения и действующей силы тока в электрической цепи. Согласно формуле предоставленной выше, мощность определяется путем умножения силы тока на действующее напряжение.

    Расчет цепи онлайн:

    Как определить потребляемую мощность цепи имея тестер, который меряет сопротивление?

    Этот вопрос был задан в комментарие в одном из материалов нашего сайта. Поспешим дать ответ на этот вопрос. Итак, для начала измеряем тестером сопротивление электроприбора (для этого достаточно подсоединить щупы тестера к вилке шнура питания). Узнав сопротивление мы можем определить и мощность, для чего необходимо напряжение в квадрате разделить на сопротивление.

    Онлайн расчет:

    Формула расчета сечения провода и как определяется сечение провода

    Довольно много вопросов связано с определением сечения провода при построении электропроводки. Если углубиться в электротехническую теорию, то формула расчета сечения имеет такой вид:

    Конечно же, на практике, такой формулой пользуются довольно редко, прибегая к более простой схеме вычислений. Эта схема довольно проста: определяют силу тока, которая будет действовать в цепи, после чего согласно специальной таблице определяют сечение. Более детально по этому поводу можно почитать в материале – «Сечение провода для электропроводки»

    Приведем пример. Есть бойлер мощностью 2000 Вт, какое сечение провода должно быть, чтобы подключить его к бытовой электропрводке? Для начала определим силу тока, которая будет действовать в цепи:

    I=P/U=2000/220В = 9А

    Как видим, сила тока получается довольно приличной. Округляем значение до 10 А и обращаемся к таблице:

    Таким образом, для нашего бойлера потребуется провод сечением 1,7 мм. Для большей надежности используем провод сечением 2 или 2,5 мм.


    Рекомендуем ознакомиться:

     — БЛОК ПИТАНИЯ ДЛЯ СВЕТОДИОДНЫХ ЛЕНТ

     — ЗАЩИТНОЕ ЗАНУЛЕНИЕ

     — СВЕТОДИОДНЫЕ СВЕТИЛЬНИКИ — ЛУЧШЕ НЕ ПРИДУМАЕШЬ!

     — АЛМАЗНАЯ РЕЗКА БЕТОНА И ЖБ КОНСТРУКЦИЙ

     Автор — Антон Писарев


    moydomik.info

    Напряжение электрической цепи

    Прежде чем рассматривать напряжение электрической цепи, следует определить понятие электрического тока. Электроток представляет собой заряженные частицы, находящиеся в упорядоченном движении в каком-либо проводнике. Для его возникновения, заранее создается электрическое поле, которое действует на заряженные частицы и приводит их в движение.

    Возникновение зарядов происходит в том случае, когда различные вещества тесно контактируют между собой. В отдельных видах веществ, заряды свободно перемещаются среди их различных частей, в других веществах этого не происходит. В таких случаях проводящие вещества называются проводниками, а непроводящие – изоляторами или диэлектриками. Хотя, с точки зрения физики, разделение всех веществ на проводящие и непроводящие очень условно и относительно. Любые вещества способны проводить электричество, только одни в большей, а другие – в меньшей степени.

    Виды электрических зарядов

    Электрические заряды по своему характеру делятся на положительные и отрицательные. Ток в теле, которое наэлектризовано, существует в течение очень недолгого времени, поскольку заряд постепенно заканчивается сам по себе. Для того, чтобы ток мог существовать в проводнике продолжительное время, необходимо обеспечить постоянную поддержку в нем электрического поля. Электрополе может быть создано только каким-либо источником электрического тока. Простейший пример того, как возникает электроток – соединение одного конца провода с предварительно наэлектризованным телом, а другого конца – с землей. Изобретенная батарея явилась первым стабильным источником электротока.

    Основными величинами являются сила тока, напряжение и сопротивление. Эти величины тесно связаны между собой и наиболее точно и полно характеризуют процессы, происходящие в электрической цепи.

    Что такое напряжение

    Напряжение электрической цепи – одна из основных характеристик электротока. Как уже было отмечено, током называется упорядоченное движение электронов, т.е. заряженных частиц. Поле, создающее это движение, выполняет определенные действия. Эти действия характеризуются, как его работа. Чем больший заряд перемещается в цепи за одну секунду, тем большая работа выполняется электрическим полем. Один из факторов, влияющий на работу тока и есть напряжение.

    Таким образом, напряжение представляет собой отношение работы к заряду, проходящему через определенный участок цепи. Единица измерения работы тока – джоуль (Дж), а единица измерения заряда – кулон (Кл). Исходя из этого, единица напряжения получается, как 1 Дж/Кл или, по-другому – один вольт (В).

    Для возникновения напряжения необходим источник тока. Когда цепь разомкнута, напряжение есть лишь на клеммах источника. При включении источника в цепь, на ее отдельных участках также появляется напряжение, а, соответственно, и ток. Напряжение измеряется с помощью вольтметра, включающегося параллельно в электрическую цепь.

    Как рассчитать цепи

    electric-220.ru

    Формула напряжения тока. Как найти, вычислить электрическое напряжение.

     

     

     

    Тема: как рассчитать величину напряжения зная ток, сопротивление, мощность.

     

    Как известно у электрического напряжения должна быть своя мера, которая изначально соответствует той величине, что рассчитана для питания того или иного электротехнического устройства. Превышение или снижение величины этого напряжения питания негативно влияет на электрическую технику, вплоть до полного выхода ее из строя. А что такое напряжение? Это разность электрических потенциалов. То есть, если для простоты понимания его сравнить с водой, то это примерно будет соответствовать давлению. По научному электрическое напряжение — это физическая величина, показывающая, какую работу совершает на данном участке ток при перемещении по этому участку единичного заряда.

     

    Наиболее распространенной формулой напряжения тока является та, в которой имеются три основные электрические величины, а именно это само напряжение, ток и сопротивление. Ну, а формула эта известна под названием закона Ома (нахождение электрического напряжения, разности потенциалов).

     

     

    Звучит эта формула следующим образом — электрическое напряжение равно произведению силы тока на сопротивление. Напомню, в электротехнике для различных физических величин существуют свои единицы измерения. Единицей измерения напряжения является «Вольт» (в честь ученого Алессандро Вольта, который открыл это явление). Единица измерения силы тока — «Ампер», и сопротивления — «Ом». В итоге мы имеем — электрическое напряжение в 1 вольт будет равно 1 ампер умноженный на 1 ом.

     

     

    Помимо этого второй наиболее используемой формулой напряжения тока является та, в которой это самое напряжение можно найти зная электрическую мощность и силу тока.

     

     

    Звучит эта формула следующим образом — электрическое напряжение равно отношению мощности к силе тока (чтобы найти напряжение нужно мощность разделить на ток). Сама же мощность находится путем перемножения тока на напряжение. Ну, и чтобы найти силу тока нужно мощность разделить на напряжение. Все предельно просто. Единицей измерения электрической мощности является «Ватт». Следовательно 1 вольт будет равен 1 ватт деленный на 1 ампер.

     

    Ну, а теперь приведу более научную формулу электрического напряжения, которая содержит в себе «работу» и «заряды».

     

     

    В этой формуле показывается отношение совершаемой работы по перемещению электрического заряда. На практике же данная формула вам вряд ли понадобится. Наиболее встречаемой будет та, которая содержит в себе ток, сопротивление и мощность (то есть первые две формулы). Но, хочу предупредить, что она будет верна лишь для случая применения активных сопротивлений. То есть, когда расчеты производятся для электрической цепи, у которой имеется сопротивления в виде обычных резисторов, нагревателей (со спиралью нихрома), лампочек накаливания и так далее, то приведенная формула будет работать. В случае использования реактивного сопротивления (наличии в цепи индуктивности или емкости) нужна будет другая формула напряжения тока, которая учитывает также частоту напряжения, индуктивность, емкость.

     

    P.S. Формула закона Ома является фундаментальной, и именно по ней всегда можно найти одну неизвестную величину из двух известных (ток, напряжение, сопротивление). На практике закон ома будет применяться очень часто, так что его просто необходимо знать наизусть каждому электрику и электронику.

     

    electrohobby.ru

    Электрические цепи постоянного тока и методы их расчета (стр. 1 из 6). Как найти напряжение в цепи

    Электрические цепи постоянного тока и методы их расчета

    Электрические цепи постоянного тока и методы их расчета

    1.1. Электрическая цепь и ее элементы

    В электротехнике рассматривается устройство и принцип действия основных электротехнических устройств, используемых в быту и промышленности. Чтобы электротехническое устройство работало, должна быть создана электрическая цепь, задача которой передать электрическую энергию этому устройству и обеспечить ему требуемый режим работы.

    Электрической цепью называется совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электрическом токе, ЭДС (электродвижущая сила) и электрическом напряжении.

    Для анализа и расчета электрическая цепь графически представляется в виде электрической схемы, содержащей условные обозначения ее элементов и способы их соединения. Электрическая схема простейшей электрической цепи, обеспечивающей работу осветительной аппаратуры, представлена на рис. 1.1.

    Рис. 1.1

    Все устройства и объекты, входящие в состав электрической цепи, могут быть разделены на три группы:

    1) Источники электрической энергии (питания).

    Общим свойством всех источников питания является преобразование какого-либо вида энергии в электрическую. Источники, в которых происходит преобразование неэлектрической энергии в электрическую, называются первичными источниками. Вторичные источники – это такие источники, у которых и на входе, и на выходе – электрическая энергия (например, выпрямительные устройства).

    2) Потребители электрической энергии.

    Общим свойством всех потребителей является преобразование электроэнергии в другие виды энергии (например, нагревательный прибор). Иногда потребители называют нагрузкой.

    3) Вспомогательные элементы цепи: соединительные провода, коммутационная аппаратура, аппаратура защиты, измерительные приборы и т.д., без которых реальная цепь не работает.

    Все элементы цепи охвачены одним электромагнитным процессом.

    В электрической схеме на рис. 1.1 электрическая энергия от источника ЭДС E, обладающего внутренним сопротивлением r0 , с помощью вспомогательных элементов цепи передаются через регулировочный реостат R к потребителям (нагрузке): электрическим лампочкам EL1 и EL2 .

    1.2. Основные понятия и определения для электрической цепи

    Для расчета и анализа реальная электрическая цепь представляется графически в виде расчетной электрической схемы (схемы замещения). В этой схеме реальные элементы цепи изображаются условными обозначениями, причем вспомогательные элементы цепи обычно не изображаются, а если сопротивление соединительных проводов намного меньше сопротивления других элементов цепи, его не учитывают. Источник питания показывается как источник ЭДС E с внутренним сопротивлением r0 , реальные потребители электрической энергии постоянного тока заменяются их электрическими параметрами: активными сопротивлениями R1 , R2 , …, Rn . С помощью сопротивления R учитывают способность реального элемента цепи необратимо преобразовывать электроэнергию в другие виды, например, тепловую или лучистую.

    При этих условиях схема на рис. 1.1 может быть представлена в виде расчетной электрической схемы (рис. 1.2), в которой есть источник питания с ЭДС E и внутренним сопротивлением r0 , а потребители электрической энергии: регулировочный реостат R, электрические лампочки EL1 и EL2 заменены активными сопротивлениями R, R1 и R2 .

    Рис. 1.2

    Источник ЭДС на электрической схеме (рис. 1.2) может быть заменен источником напряжения U, причем условное положительное направление напряжения U источника задается противоположным направлению ЭДС.

    При расчете в схеме электрической цепи выделяют несколько основных элементов.

    Ветвь электрической цепи (схемы) – участок цепи с одним и тем же током. Ветвь может состоять из одного или нескольких последовательно соединенных элементов. Схема на рис. 1.2 имеет три ветви: ветвь bma, в которую включены элементы r0 , E, R и в которой возникает ток I; ветвь ab с элементом R1 и током I1 ; ветвь anb с элементом R2 и током I2 .

    Узел электрической цепи (схемы) – место соединения трех и более ветвей. В схеме на рис. 1.2 – два узла a и b. Ветви, присоединенные к одной паре узлов, называют параллельными. Сопротивления R1 и R2 (рис. 1.2) находятся в параллельных ветвях.

    Контур – любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям. В схеме на рис. 1.2 можно выделить три контура: I – bmab; II – anba; III – manbm, на схеме стрелкой показывают направление обхода контура.

    Условные 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. На схеме (рис. 1.2) стрелками укажем положительные направления ЭДС, напряжений и токов:

    а) для ЭДС источников – произвольно, но при этом следует учитывать, что полюс (зажим источника), к которому направлена стрелка, имеет более высокий потенциал по отношению к другому полюсу;

    б) для токов в ветвях, содержащих источники ЭДС – совпадающими с направлением ЭДС; во всех других ветвях произвольно;

    в) для напряжений – совпадающими с направлением тока в ветви или элемента цепи.

    Все электрические цепи делятся на линейные и нелинейные.

    Элемент электрической цепи, параметры которого (сопротивление и др.) не зависят от тока в нем, называют линейным, например электропечь.

    Нелинейный элемент, например лампа накаливания, имеет сопротивление, величина которого увеличивается при повышении напряжения, а следовательно и тока, подводимого к лампочке.

    Следовательно, в линейной электрической цепи все элементы – линейные, а нелинейной называют электрическую цепь, содержащую хотя бы один нелинейный элемент.

    1.3. Основные законы цепей постоянного тока

    Расчет и анализ электрических цепей производится с использованием закона Ома, первого и второго законов Кирхгофа. На основе этих законов устанавливается взаимосвязь между значениями токов, напряжений, ЭДС всей электрической цепи и отдельных ее участков и параметрами элементов, входящих в состав этой цепи.

    Закон Ома для участка цепи

    Соотношение между током I, напряжением UR и сопротивлением R участка аb электрической цепи (рис. 1.3) выражается законом Ома

    Рис. 1.3

    (1.1)

    или UR = RI.

    В этом случае UR = RI – называют напряжением или падением напряжения на резисторе R, а

    – током в резисторе R.

    При расчете электрических цепей иногда удобнее пользоваться не сопротивлением R, а величиной обратной сопротивлению, т.е. электрической проводимостью:

    .

    В этом случае закон Ома для участка цепи запишется в виде:

    xn—-7sbeb3bupph.xn--p1ai

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о