Навигация
Классификация электрической цепи
36554
знака
0
таблиц
21
изображение
4 Классификация электрической цепи
Электрические цепи классифицируют по различным признакам.
По виду тока цепи подразделяются на цепи постоянного и переменного (изменяющегося) тока.
При этом под постоянным током понимают не изменяющийся во времени ток (ни но величине, не по направлению). Все остальные токи – изменяющиеся во времени или переменные. На рис. 1.2 приведены графики для постоянного тока а), синусоидального тока б), линеобразного тока в).
I
i i
t
t t
0
а) б) в)
Рис. 1.2
По характеру параметров элементов цепи разделяются на линейные и нелинейные.
Если все элементы цепи имеют линейные характеристики, то вся цепь относится к линейным цепям. Если хотя бы один элемент цепи является нелинейным, то и вся цепь относится к нелинейным цепям.
По наличию или отсутствию в цепи источника электрической энергии цепи делятся на активные (А) и пассивные (П).
По степени сложности – цепи бывают простые (неразветвлённые) и сложные (разветвлённые). Разветвлённые цепи в свою очередь делятся на разветвлённые – с одним источником электрической энергии и разветвлённые – с несколькими источниками.
5 Топологические понятия в теории цепей
В теории цепей применяются такие топологические понятия как ветвь, узел, контур, независимый контур и другие.
Ветвь электрической цепи – участок цепи, через все элементы которого протекает одинаковый ток. Ветвь может содержать только один пассивный или активный элемент, а также может быть образована последовательным соединением нескольких элементов. Ветви, присоединённые к одной паре узлов называют параллельными.
Узел электрической цепи – место соединения (гальванической связи) трёх и более ветвей. Различают понятия геометрического и потенциального узла. На рис. 1.1 имеется четыре геометрических и три потенциальных узла. Точки 3 и 3‘, имеющие одинаковые потенциалы, могут быть объединены в один потенциальный узел.
Контур – любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям без их повторного обхода.
Независимый контур – контур, в состав которого входит хотя бы одна ветвь, не принадлежащая другим контурам.
Число ветвей в цепи принято обозначать буквой “В”, либо “Nв”, число узлов – буквой “у”, либо “Nу”. При этом в числе независимых контуров К=В-(у-1) имеет Nк=Nв-(Nу-1). В электрической цепи (рис. 1.1) три узла у=3, пять ветвей (В=5) и три независимых контура (К=3). Между узлами 1 и 3 включены параллельно две ветви, как и между узлами 2 и 3‘. Между точками 3 и 3‘ расположен проводник, являющийся продолжением ветви R3.
6 Физические величины, характеризующие процессы в электрических цепях
В источниках электрической энергии в результате действия сил неэлектрической природы (химических, механических, тепловых и др.), называемых сторонними силами, создаётся электрическое поле, которое характеризуется напряжённостью.
Напряжённость электрического поля 
- векторная величина, определяющая силу, с которой электрическое поле действует на единичный заряд 
. Направление вектора 
совпадает с направлением силы 
, действующей на положительный заряд. В системе СИ Е измеряется в В/м.
Разделённые под действием сил стороннего поля заряды создают своё поле, которое при отключённой нагрузке уравновешивает стороннее поле.
Основной характеристикой источника электрической энергии является электродвижущая сила.
Электродвижущая сила характеризует способность стороннего поля (или индуцированного поля) вызывать электрический ток, т.е. совершать работу по перемещению свободных зарядов. ЭДС (Е) численно равна работе (А), совершаемой сторонними силами (полями) при переносе единицы заряда Q.
E=A/Q
В системе СИ ЭДС измеряется в вольтах (В).
Электрический ток – направленное движение заряженных свободных носителей электрического заряда.
В металлах – это электроны, а в электролитах и плазме – ионы.
При переменном токе 
, а при постоянном токе I=Q/t.
В системе СИ величина тока измеряется в амперах (А). [I]=[Q]/[t]=Кл/с=А.
Во внешней цепи (в нагрузке) за положительное направление тока принято направление от (+) к (-), а внутри источника – от (-) к (+).
При расчёте токов в цепи положительным направлением его в каждой ветви задаются произвольно (указывают стрелками). Если в результате расчёта получается отрицательное значение тока, то это означает, что действительное положительное направление обратно указанному стрелкой.
Электрическое напряжение
При протекании тока через внешние элементы электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии и силами электрического поля выполняется работа по переносу электрических зарядов, которая характеризуется электрическим напряжением.
Напряжение U численно равно работе по перемещению заряда в один кулон (Кл) вдоль пути l:
(1.1.2)
Под знаком интеграла берётся скалярное произведение векторов. За положительное направление напряжения между точками a и b цепи принимают направление, совпадающее с положительным направлением тока на этом участке цепи (рис. 1.1). Измеряется U в вольтах (В).
Электрический потенциал и разность потенциалов
Электрическое напряжение вдоль электрической цепи вне источника между точками a и b, называют также разностью потенциалов 
между этими точками.
При этом под потенциалом любой точки электрической цепи понимается электрическое напряжение между этой точкой и точкой цепи, потенциал которой выбран равным нулю.
Таким образом и потенциал и напряжение и разность потенциалов являются электрическими характеристиками точек цепи, отнесёнными к единице электрического заряда и все они измеряются в вольтах.
Электрическое сопротивление
Среда (материал проводника) противодействует движению зарядов. На преодоление этого противодействия затрачивается электрическая энергия, которая преобразуется в тепло.
Величина, характеризующая противодействие проводящей среды движению электрических зарядов, т.е. электрическому току называется электрическим сопротивлением. Определяется оно как отношение напряжения на участке электрической цепи к току в этом участке цепи R≈U/I (1.2)
Элемент электрической цепи, предназначенный для ограничения тока в цепи, параметром которого является электрическое сопротивление, называется резистором. В системе СИ электрическое сопротивление R измеряется в Омах (Ом).
[R]=[U]/[I]=В/А=Ом.
Для однородных проводов постоянного сечения:
R=ρ*l/S, где
ρ – удельное сопротивление, Ом*м
S – площадь поперечного сечения провода, м2
l – длина провода, м.
Сопротивление проводов, резисторов и других проводников электрического тока зависит от температуры окружающей среды.
Электрическая проводимость – это величина, обратная сопротивлению, т.е. G=1/R (1.1.4)
[G]=[1/R]=1/Ом=А/В=См (сименс)
Похожие работы
... неровностей на поверхности анода, т.е. происходит его полировка. 2 Расчётная часть 2.1Задание на курсовую работу Расчет разветвлённой электрической цепи постоянного тока. Для заданной электрической цепи необходимо: 1) Записать систему уравнений по законам Кирхгофа (без расчетов); 2) Определить все токи и ...
чает в себя источники мощности (активные элементы) и приемники (пассивные элементы). В качестве пассивного линейного элемента в цепях постоянного тока выступает резистор, имеющий электрическое сопротивление R. Единица измерения Ом. Величина, обратная сопротивлению, называется электрической проводимостью: G = 1/R. Единица измерения См - сименс. В качестве активных элементов - источников ...
... будущего специалиста к работе на производстве. 1. Анализ электрического состояния линейных электрических цепей постоянного тока Схема электрической цепи постоянного тока: R2 I2 R7 I5 E1,r02 I7 R1 I3 R5 R3 R4 I4 I6 I1 E2,r02 R6 Рис.1.0 ...
... контура в той последовательности, в которой производим обход контура, прикладывая сопротивления друг к другу, по оси ординат - потенциалы точек с учетом их знака. рис.1.7 1.2 Расчет нелинейных электрических цепей постоянного тока Построить входную вольтамперную характеристику схемы (рис.1.8) Определить токи во всех ветвях схемы и напряжения на отдельных элементах, используя полученные ...
0 комментариев