Що таке схема ланцюга. Електричне коло постійного струму і її характеристики
Електричний ланцюг це сукупність пристроїв, призначених для генерування, передачі, перетворення і використання електричної енергії, Процеси в яких можуть бути описані за допомогою понять про електричний струм, напрузі і ЕРС
До складу електричних ланцюгів (2.2) входить також комутаційна і захисна апаратура. До складу електричних ланцюгів можуть включатися електричні прилади для вимірювання сили струму, напруги та потужності.
При описі електричних ланцюгів використовують такі поняття: гілка електричного кола, вузол електричного кола, контур, двухполюсник, чотириполюсник.
Гілка електричного кола- це ділянка, елементи якого з'єднані послідовно. Струм у всіх елементах один і той же.
Вузол електричного кола- це точка з'єднання трьох і болееветвей електричного кола (2.3).
контур- це будь-який шлях уздовж гілок електричного кола, що починається і закінчується в одній і тій же точці.
двухполюсник- це частина електричного кола з двома виділеними висновками.
чотириполюсник- частина електричного кола з двома парами висновків.
Режими роботи електричних ланцюгів
Електричне коло в залежності від значення опору навантаження R може працювати в різних характерних режимах:
номінальному;
узгодженому;
холостого ходу;
короткого замикання.
номінальний режим- це розрахунковий режим, при якому елементи ланцюга (джерела, приймачі, лінія електропередачі) працюють в умовах, відповідних проектних даних і параметрів.
Ізоляція джерела, лінії електропередачі, приймачів розрахована на певну напругу, зване номінальним. Перевищення цієї напруги призводить до пробою ізоляції, збільшення струмів в ланцюзі і інші аварійні наслідків.
Тепловий режим джерел або приймачів енергії розрахований на виділення в них певної кількості тепла, тобто на певну потужність, а остання залежить від квадрата струму RI 2 , rI 2 .
Розрахунковий по тепловому режиму струм називається номінальним.
Номінальне значення потужності для джерела електричної енергії - це найбільша потужність, яку джерело при нормальних умовах роботи може віддати в зовнішній ланцюг без небезпеки пробою ізоляції і перевищення допустимої температури нагріву.
Для приймачів електричної енергії типу двигунів - це потужність, яку можуть розвивати на валу при нормальних умовах роботи. Для інших приймачів електричної енергії (нагрівальні і освітлювальні прилади) - це їх потужність при номінальному режимі. Номінальні значення напруг, струмів і потужностей вказують в паспортах виробів.
Погоджений режим роботи- це режим, в якому працює електричний ланцюг (джерело і приймач), коли опір навантаження R дорівнює внутрішньому опору джерела r. Цей режим характеризується передачею від даного джерела до приймача максимально можливої \u200b\u200bпотужності. Однак в узгодженому режимі К.П.Д. \u003d 0,5 - низький і для потужних ланцюгів робота в узгодженому режимі економічно невигідна. Погоджений режим застосовується, головним чином, в малопотужних ланцюгах, якщо К.К.Д. не має істотного значення, а потрібно отримати в приймачі якомога більшу потужність.
Режим холостого ходу і короткого замикання.Ці режими є граничними режимами роботи електричного кола.
У режимі холостого ходу зовнішня ланцюг розімкнути і струм дорівнює нулю. Так як струм дорівнює нулю, то падіння напруги на внутрішньому опорі джерела так само дорівнює нулю (rI \u003d 0) і напруга на висновках джерела дорівнює ЕРС ( \u003d U). З цих співвідношень випливає метод ізмереніяЕДС (2.7) джерела: при розімкнутому зовнішньому ланцюзі вольтметром, опір якого можна вважати нескінченно великим, вимірюють напругу на його висновках.
У режимі короткого замикання висновки джерела з'єднані між собою, наприклад, опір навантаження замкнуто провідником з нульовим опором. Напруга на приймачі при цьому дорівнює нулю.
Опір всього ланцюга одно внутрішньому опору джерела, і струм короткого замикання в ланцюзі дорівнює:
I к.з. = / R.
Він досягає максимально можливого значення для даного джерела і може викликати перегрів джерела і навіть його пошкодження. Для захисту джерел електричної енергії і живлять ланцюгів від струмів короткого замикання в малопотужних ланцюгах встановлюють плавкі запобіжники, в більш потужних ланцюгах - відключають автоматичні вимикачі, а високовольтних ланцюгах - спеціальні високовольтні вимикачі.
Реальна електричний ланцюг - сукупність пристроїв, призначених для передачі, розподілу та перетворення енергії. Містить джерела електричної енергії, приймачі електричної енергії, вимірювальні прилади, комутаційну апаратуру, з'єднувальні лінії та проводу. Електричний ланцюгявляє собою сукупність пов'язаних певним чином, споживачів (або відповідно активних і пасивних елементів) і перетворювачів електричної енергії. ланцюг називають пасивної, Якщо вона складається тільки з пасивних елементів, і активної, Якщо в ній також містяться активні елементи.Джерелом електричної енергіїназивають елемент електричного кола, що здійснює перетворення енергії неелектричних виду в електричну. Споживачем електричної енергіїназивають елемент електричного кола, що перетворює електричну енергію в неелектричну. Перетворювачем електричної енергіїназивають пристрій, що змінює величину і форму електричної енергії.
Для того щоб виконати розрахунок, необхідно кожне електротехнічний пристрій уявити його схемою заміщення. Схема заміщення електричного кола складається з сукупності ідеалізованих елементів (резистор, конденсатор, котушка індуктивності).
напруга :
Залежність між струмом і напругою на елементі ланцюга називається вольт-амперної характеристикою (ВАХ)елемента, яка зазвичай зображується графічно.
Як споживача в теорії електричних ланцюгів постійного струму виступає резистор, що характеризується опором (R), для якого справедливий закон Ома:
Ідеалізований джерело струму- це елемент ланцюга, струм якого не залежить від напруги і є заданою постійною величиною.
У реального джерела струму з ростом напруги виробляється струм зменшується. Будь-реальне джерело струму може бути приведений до ідеалізованому наступним чином:
Об'єднавши ці дві формули, отримуємо:
Для протидіє джерела струму
Об'єднана форма узагальненого закону Ома для гілок, що містять джерело струму:
Де верхній знак відповідають схемі, на якій U J і J сонаправлени.
Структура електричного кола.
гілкоюелектричного кола називають ділянку, елементи якого включені послідовно один за одним і обтекаются одним і тим же струмом.
вузломелектричного кола називають місце з'єднання декількох гілок. Вузол пов'язує не менше трьох гілок і є точкою розгалуження.
Гілки вважаються з'єднаними послідовно,якщо вони обтікають одним і тим же струмом. Гілки вважаються з'єднаними паралельно,якщо вони приєднані до однієї і тієї ж парі вузлів.
контуромелектричного кола називається сукупність наступних один за одним гілок. Вузли, в яких ці гілки з'єднуються, є точками розгалуження. при обході замкнутогоконтуру початкова і кінцева точки збігаються.
Ланцюг, в якій відсутні розгалуження, називають одноконтурной,при наявності розгалужень - багатоконтурною.Багатоконтурна ланцюг характеризується числом незалежних контурів. Сукупність незалежних контурів визначається тим, що кожен з наступних контурів, починаючи від елементарного, відрізняється щонайменше однієї нової гілкою. Число незалежних контурів може бути визначено за формулою Ейлера:
при паралельному з'єднанні роль еквівалентної провідності (або провідності еквівалентного споживача) грає сума провідностей всіх споживачів (рис. 1.12.).
9-10) Еквівалентна перетворення «Зірка - трикутник»
У вузлах a, b, c і трикутник, і зірка на рис. 1.14. з'єднуються з іншою частиною схеми. Перетворення трикутника в зірку повинно бути таким, щоб при однакових значеннях потенціалів однойменних точок трикутника і зірки притікає до цих крапок струми були однакові, тоді вся зовнішня схема «не помітить» виробленої заміни.
висловимо U ab трикутника через параметри споживачів і притікає до цих вузлів струми. Запишемо рівняння Кірхгофа для контуру і вузлів a і b.
Замінимо в першому рівнянні струми I 3 і I 2 на відповідні вирази:
Тепер отримаємо вираз для цього ж напруги при з'єднанні споживачів зіркою:
Таким чином , опір променя зірки дорівнює добутку опорів прилеглих сторін трикутника, поділеній на суму опорів трьох сторін трикутника.
Формули зворотного перетворення можна вивести незалежно, або як наслідок співвідношень через провідності:
Або через опору:
11) Баланс потужності.
Відповідно до закону Джоуля-Ленца, вся електрична енергія, що повідомляється провіднику в результаті роботи сил електричного поля, Перетворюється в теплову енергію:
За узагальненим законом Ома.
Звідси випливає закон збереження енергії, згідно з яким алгебраїчна сума потужностей, які підводяться до всіх гілок розгалуженої електричного кола, дорівнює нулю:
Існує ще одна форма запису балансу потужності:
У лівій частині підсумовуються потужності джерел енергії, а в правій - потужності, перетворені в споживачах в тепло. Потужності, які віддають енергію, беруться зі знаком «+», а працюють в режимі споживачів - зі знаком «-».
12) Розрахунок нерозгалужених електричних ланцюгів
Основою розрахунку одноконтурних (нерозгалужених) електричних ланцюгів, що містять джерела обох видів і споживачі, служать розглянуті раніше закони Ома і Кірхгофа.
Якщо в ланцюзі немає джерел струму, а параметри споживачів ( R)і джерел напруги ( Е) Задані, то задача зазвичай полягає у визначенні струму контуру. Позитивний напрямок шуканого струму вибирається довільно і складається рівняння:
Якщо в ланцюзі, крім споживача ( R) І джерел ЕРС ( E), Є джерело струму ( J), То задача зазвичай зводиться до визначення напруги на джерелі струму U J, тому що ток контуру I збігається з заданим струмом джерела J. позитивна полярність U J вибирається довільно, але переважно у вістря стрілки ставити знак «+» (такий полярності відповідає формула:). справжня полярність U J збігається з обраної, якщо при розрахунку U J виражається позитивним числом, і протилежна обраної, якщо U J. Шукане падіння напруги на джерелі струму U J при відсутності джерел ЕРС визначається за формулою.
13) Метод пропорційних величин.
В галузі найбільш віддаленої від джерела ( R 6) задаються деяким значенням струму або напруги. Для зручності розрахунків зазвичай це 1А або 1В. Потім переміщаючись до початку ланцюга визначають по черзі струми і напруження всіх гілок аж до гілки, що містить джерело. Тим самим визначають які напруга U вх і ток I в х . повинен мати джерело для того, щоб викликати у всіх гілках струми і напруги обчислених значень. Якщо ЕРС ( Е) Або задає струм ( J) З цими значеннями не збігаються, то необхідно пропорційно змінити обчислені значення струмів і напруг гілок шляхом множення їх на ставлення або.
I 3 можна визначити по I закону Кірхгофа:
U 24 визначаємо по II закону Кірхгофа:
14) Метод еквівалентних перетворень. Формула струмів в паралельних гілках.
Розгалужену ланцюг з одним джерелом зазвичай спрощують, перетворюючи в неразветвленную.
Подальший розрахунок:.
Струм I 3 визначається згідно із законом Кирхгофа:
При розрахунках зручно користуватися формулою про токах в двох паралельних пасивних гілках. Виведемо її на прикладі схеми. Напруга по закону Ома визначається за формулою
15) Метод рівнянь Кірхгофа.
Позначити струми гілок і довільно вибрати їх позитивний напрямок.
Довільно вибрати опорний вузол і сукупність p \u003d m - n +1 незалежних контурів.
Для всіх вузлів, крім опорного, скласти рівняння по I закону Кірхгофа. Таких рівнянь має бути ( n -1).
Для кожного обраного контуру скласти рівняння по II закону Кірхгофа. Таких рівнянь має бути p.
система m рівнянь Кірхгофа з m невідомими струмами вирішується спільно і визначаються чисельні значення струмів.
Якщо необхідно, розрахувати за допомогою узагальненого закону Ома напруги гілок або різниця потенціалів вузлів.
Перевірити правильність розрахунку за допомогою балансу потужності.
16) Метод контурних струмів
За шукані приймають контурні струми. Число невідомих у цьому методі дорівнює числу рівнянь, які необхідно було б скласти для схеми по II закону Кірхгофа, тобто . Заснований на II законі Кирхгофа
За знайденими контурним струмів за допомогою I закону Кірхгофа визначаються струми гілок.
Таким чином, методика розрахунку ланцюга постійного струму методом контурних струмів наступна:
Довільно вибрати сукупність p незалежних контурів, нанести на схему позитивний напрямок контурних струмів, що протікають в обраних контурах.
Визначити власні, загальні опору і контурні ЕРС і підставити їх в систему рівнянь виду.
Власне опір контуру (R ii ) являє собою арифметичну суму опорів всіх споживачів, що знаходяться в i-ом контурі.
контурні ЕРСявляють собою алгебраїчну суму ЕРС джерел, що входять в контур. Зі знаком «+» в цю суму входять ЕРС джерел, діючих згідно з обходом контуру, зі знаком «-» входять ЕРС джерел, діючих зустрічно.
Дозволити отриману систему рівнянь щодо контурних струмів, використовуючи метод Крамера.
Визначити струми гілок через контурні струми по I закону Кірхгофа.
Перевірити правильність розрахунків за допомогою балансу потужності.
17) Метод вузлових потенціалів.
У тому випадку, коли п-1 - кількість вузлів, p - кількість незалежних контурів), даний метод більш економічний, ніж метод контурних струмів. Виводиться з першого закону Кірхгофа і узагальненому закону Ома (через потенціали).
Власна провідність вузла (G ii )
являє собою арифметичну суму провідностей всіх гілок, з'єднаних в i-ом вузлі.
Позначити всі струми гілок і їх позитивний напрямок.
Довільно вибрати опорний вузол (?
n )
і пронумерувати всі інші ( n-1)-e вузли.
Визначити власні і загальні провідності вузлів, а також вузлові струми, тобто розрахувати коефіцієнти в системі рівнянь.
Загальна провідність i-ого та j-ого вузлів (G ij \u003d G ji ) являє собою взяту зі знаком «-» суму провідностей гілок, приєднаних одночасно до i-ому і j-ому вузлів.
Провідності гілок з джерелами струму покладаються рівними нулю і в власні і загальні провідності не входить!
Вузловий струм (J ii ) складається з двох алгебраїчних сум: перша містить струми джерел струму, що містяться в гілках, з'єднаних в i -му вузлі; друга являє собою твір ЕРС джерел напруги на провідності відповідних гілок, з'єднаних в i -му вузлі. Зі знаком «+» в цю суму входять E і J джерел, дія
В електротехніці розглядається пристрій і принцип дії основних електротехнічних пристроїв, що використовуються в побуті і промисловості. Щоб електротехнічне пристрій працював, повинна бути створена електричний ланцюг, завдання якої передати електричну енергію цього пристрою і забезпечити йому необхідний режим роботи.
Електричним колом називається сукупність пристроїв і об'єктів, що утворюють шлях для електричного струму, електромагнітні процеси в яких можуть бути описані за допомогою понять про електричний струм, ЕРС ( електрорушійна сила) І електричному напрузі.
ЕРС - величина, що характеризує джерело енергії неелектростатіческой природи в електричному ланцюзі, необхідний для підтримки в ній електричного струму. Едс чисельно дорівнює роботі по переміщенню одиничного позитивного заряду уздовж замкненого кола. повна еРС в ланцюзі постійного струму дорівнює різниці потенціалів на кінцях розімкнутої ланцюга. В СІ вимірюється в вольтах.
« Електричний струм - це впорядкована (спрямований) рух заряджених частинок - електронів»Правильно тільки для електричного струму у вакуумі, а точніше - електровакуумних приладах.
Альтернативою класичного поняття Електричного струму в провіднику є дипольна атомарна модель. При впливі енергії джерела електричного струму, все диполі атомів провідника повертаються, орієнтуючись своїми однойменними полюсами в одному напрямі, який забезпечує миттєву (зі швидкістю світла), передачу енергії на протилежний кінець провідника.
Тоді визначення електричного струму для провідників буде виглядати так:
«Електричний струм - це здатність атомів провідника здійснювати перенесення електричних зарядів, шляхом магнітної орієнтації під впливом енергії джерела електричного струму».
Не зрозуміло, що є носієм електричного заряду? Адже диполі, не переміщаються уздовж провідника, вони лише орієнтуються по магнітного поля, Повертаючись на місці. А заряд це властивість матеріальних тіл і в свою чергу без носія існувати не може.
А носія енергії, що переміщається по провіднику насправді і немає! Енергія переміщається у вигляді фотонів - точкових електромагнітних коливань мають чітку геометричну форму і поляризацію. Так як фотон не має масу, він здатний рухатися зі швидкістю світла - подібно радіосигналу, оскільки і світло, і радіосигнал - це теж потік фотонів. При цьому, рухаючись з такою величезною швидкістю він, при відсутності маси здатний різко (без інерції) міняти свій напрямок. Якщо цей рух довірити електронам, то вони «пробивали» б метали, руйнуючи їх на молекулярному рівні, подібно дрібному космічному «сміттю», обертається на космічній швидкості на навколоземних орбітах, і періодично виводить з ладу дорогі космічні апарати, «прошиваючи» обшивку апаратів наскрізь . До речі, в електровакуумних приладах, де носіями енергії дійсно виступають електрони, таке явище спостерігається.
Електрична напруга (Електричний потенціал) вимірюється приладом званим Вольтметром - різниця потенціалів, яка змушує текти струм, вимірюється в Вольтах (В). Так само, як для струму, для збільшення діапазону позначень, існують кратні приставки: (мікро - мікровольт (мкВ), милі - мілівольт (мВ), кіло - кіловольт (кВ), мега - мегавольт (МВ).
Для аналізу і розрахунку електричний ланцюг графічно представляється у вигляді електричної схеми, що містить умовні позначення її елементів і способи їх з'єднання. Електрична схема найпростішого електричного кола, що забезпечує роботу освітлювальної апаратури, представлена \u200b\u200bна рис. 1.1.
Всі пристрої та об'єкти, що входять до складу електричного кола, можуть бути розділені на три групи:
1) Джерела електричної енергії (харчування).
загальною властивістю всіх джерел живлення є перетворення будь-якого виду енергії в електричну. Джерела, в яких відбувається перетворення неелектричної енергії в електричну, називаються первинними джерелами. Вторинні джерела - це такі джерела, у яких і на вході, і на виході - електрична енергія (наприклад, випрямні пристрої).
2) Споживачі електричної енергії.
Загальною властивістю всіх споживачів є перетворення електроенергії в інші види енергії (наприклад, нагрівальний прилад). Іноді споживачі називають навантаженням.
3) Допоміжні елементи ланцюга: з'єднувальні дроти, комутаційна апаратура, апаратура захисту, вимірювальні прилади і т.д., без яких реальна ланцюг не працює.
Всі елементи ланцюга охоплені одним електромагнітним процесом.
В електричній схемі на рис. 1.1 електрична енергія від джерела ЕРС E, що володіє внутрішнім опором r 0, за допомогою допоміжних елементів ланцюга передаються через регулювальний реостат R до споживачів (навантаженні): електричним лампочкам EL 1 і EL 2.
Основні поняття і визначення для електричного кола
Для розрахунку і аналізу реальна електричний ланцюг представляється графічно у вигляді розрахункової електричної схеми (схеми заміщення). У цій схемі реальні елементи ланцюга зображуються умовними позначеннями, причому допоміжні елементи ланцюга зазвичай не зображуються, а якщо опір сполучних проводів набагато менше опору інших елементів ланцюга, його не враховують. Джерело живлення показується як джерело ЕРС E з внутрішнім опором r 0, реальні споживачі електричної енергії постійного струму замінюються їх електричними параметрами: активними опорами R 1, R 2, ..., R n. За допомогою опору R враховують здатність реального елемента ланцюга необоротно перетворювати електроенергію в інші види, наприклад, теплову або променисту.
При цих умовах схема на рис. 1.1 може бути представлена \u200b\u200bу вигляді розрахункової електричної схеми (рис. 1.2), в якій є джерело живлення з ЕРС E і внутрішнім опором r 0, а споживачі електричної енергії: регулювальний реостат R, електричні лампочки EL 1 і EL 2 замінені активними опорами R, R 1 і R 2.
Джерело напруги на електричній схемі (рис. 1.2) може бути замінений джерелом напруги U, причому умовне позитивний напрямок напруги U джерела задається протилежним напрямку ЕРС.
При розрахунку в схемі електричного кола виділяють кілька основних елементів.
Гілка електричного кола (схеми) - ділянка ланцюга з одним і тим же струмом. Гілка може складатися з одного або декількох послідовно з'єднаних елементів. Схема на рис. 1.2 має три гілки: гілка bma, в яку включені елементи r 0, E, R і в якій виникає струм I; гілка ab з елементом R 1 і струмом I 1; гілка anb з елементом R 2 і струмом I 2.
Вузол електричного кола (схеми) - місце з'єднання трьох і більше гілок. У схемі на рис. 1.2 - два вузла a і b. Гілки, приєднані до однієї пари вузлів, називають паралельними. Опору R 1 і R 2 (рис. 1.2) знаходяться в паралельних гілках.
Контур - будь-який замкнутий шлях, що проходить по декількох гілках. У схемі на рис. 1.2 можна виділити три контури: I - bmab; II - anba; III - manbm, на схемі стрілкою показують напрямок обходу контуру.
Умовні позитивні напрямки ЕРС джерел живлення, струмів у всіх гілках, напруг між вузлами і на затискачах елементів ланцюга необхідно задати для правильного запису рівнянь, що описують процеси в електричному ланцюзі або її елементах. На схемі (рис. 1.2) стрілками вкажемо позитивні напрямки ЕРС, напруг і струмів:
а) для ЕРС джерел - довільно, але при цьому слід враховувати, що полюс (зажим джерела), до якого спрямована стрілка, має більш високий потенціал по відношенню до іншого полюсу;
б) для струмів в гілках, що містять джерела ЕРС - збігаються з напрямом ЕРС; у всіх інших гілках довільно;
в) для напруг - збігаються з напрямом струму в гілці або елемента ланцюга.
Всі електричні ланцюги діляться на лінійні і нелінійні.
Елемент електричного кола, параметри якого (опір та ін.) Не залежать від струму в ньому, називають лінійним, наприклад електропіч.
Нелінійний елемент, наприклад лампа розжарювання, має опір, величина якого збільшується при підвищенні напруги, а отже і струму, що підводиться до лампочки.
Отже, в лінійного електричного кола всі елементи - лінійні, а нелінійної називають електричний ланцюг, що містить хоча б один нелінійний елемент.
Тема: Електромагнітні явища
Урок: Електричне коло і її складові частини
Згадаймо, що на минулому уроці ми обговорювали три умови наявності електричного струму:
1. наявність зарядів;
2. наявність джерела струму (гальванічного елемента і ін.). Джерело струму створює електричне поле всередині провідника, що є причиною руху зарядів;
3. наявність електричного кола. Про останній понятті ми буде говорити сьогодні.
Електричне коло повинна містити джерело струму (рис. 1-3), т. Е. Елемент, який створює в ланцюзі електричне поле і забезпечує рух заряджених частинок, і споживач струму, т. Е. Наприклад, будь-який побутовий прилад (рис. 4) : лампочку, ліхтарик, комп'ютер, телевізор, пральну машину, холодильник і т. п. Джерело струму і споживачі завжди з'єднуються проводами (провідниками), т. е. такими елементами, які здатні проводити електричний струм і мають великою кількістю вільних заряджених частинок.
Рис. 1. Гальванічний елемент ()
Рис. 2. Акумулятор ()
Рис. 3. Електростанція ()
 |
 |
|
 |
 |
 |
Таким чином, електричний ланцюг має такі основні складові елементи: джерело струму, споживачі струму, з'єднувальні дроти.
Звичайно ж, споживачі струму самі по собі складаються з більш дрібних елементів, кожен з яких має свою назву, функцію і особливості. Електричні ланцюги бувають складними і простими, ми почнемо їх вивчення з найпростіших варіантів, наприклад, з пристрою кишенькового ліхтарика. У його складові частини входять: джерело живлення, лампочка, з'єднувальні дроти і вимикач. В кінці уроку ми зберемо електричний ланцюг, аналогічну ланцюга всередині ліхтарика і обговоримо її принцип роботи.
Для зручності електричні ланцюги прийнято зображати у вигляді схем, в яких прийняті певні позначення різних елементів. Умовні позначення елементів електричних ланцюгів відомі і класифіковані певним чином, їх досить багато, але ми познайомимося з основними з них.
визначення. Електричний ланцюг, Зображена на малюнку, називається електричною схемою.
|
гальванічний елемент(джерело струму) Як видно з малюнка, довгою смужкою позначають позитивний полюс джерела, а короткою - негативний |
гальванічна батарея(Акумулятор) Таким чином позначається з'єднання декількох гальванічних елементів |
з'єднуються дроти Місце з'єднання проводів позначається жирною крапкою, яку ще часто називають вузлом |
несоедіняемих дроти Провід, що не з'єднуються, в точці перетину ніяк особливо не виділяються |
|
Лампа розжарювання(Лампочка) |
Затискачі для підключення електроприладів До подібного елементу на схемі можна підключати будь-якої електроприлад |
ключ (Вимикач) Елемент ланцюга для її замикання і розмикання |
електричний дзвінок Для запам'ятовування цього позначення можна помітити, що воно схоже на грибочок |
|
резистор Цей елемент ланцюга має великий опір |
Нагрівальний елемент |
Плавкий запобіжник Прилад, який забезпечує безпеку роботи електричного кола |
Зазначені в таблиці елементи є складовими частинами найпростіших електричних ланцюгів.
Розглянемо найпростішу електричну ланцюг на прикладі пристрою кишенькового ліхтарика. У неї входять джерело живлення, лампочка розжарювання, з'єднувальні дроти і вимикач (ключ).
Збирати ланцюг зручно в такій послідовності: спочатку підключимо лампочку до одного з полюсів джерела струму (батарейки), потім другий контакт на лампочці підключаємо до розімкненим попередньо ключу (вимикача) і, щоб замкнути ланцюг, другий контакт ключа з'єднуємо з вільним полюсом джерела струму.
Після збору ланцюга видно, що лампочка не горить, т. К. Вона все ще розімкнути за допомогою ключа, і електричний струм не йде (не виконана умова замкнутості електричного кола). Тепер замикаємо ключ, і лампочка загоряється (рис. 5), т. К. Ланцюг стає замкнутою і всі умови існування електричного струму виконані.
Рис. 5.
Зобразимо схему зібраної нами електричного кола з використанням наведених у таблиці умовних позначень (рис. 6).
Рис. 6.
Звичайно ж, безглуздо розглядати з практичної точки зору ті електричні ланцюги, в яких не виконується робота електричного струму. Про дію електричного струму і про виконання ним роботи ми поговоримо пізніше.
На наступному уроці нашою темою буде «Електричний струм в металах».
Список літератури
- Генденштейн Л. Е, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Фізика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройз І. І. - М .: Мнемозина.
- Перишкін А. В. Фізика 8. - М .: Дрофа, 2010 року.
- Фадєєва А. А., Засов А. В., Кисельов Д. Ф. Фізика 8. - М .: Просвещение.
додаткові рекомендованние посилання на ресурси мережі Інтернет
- Академік ().
- Інтернет-портал Mukhin.ru ().
- YouTube ().
Домашнє завдання
- Стор. 78: питання № 1-4, стор. 79: вправу № 13. Перишкін А. В. Фізика 8. - М .: Дрофа, 2010 року.
- У вашому розпорядженні є гальванічний елемент, лампочка, два ключа і з'єднувальні дроти. намалюйте принципову схему електричного кола, в якій лампочка загоряється тільки тоді, коли включені обидва ключа.
- Залізний цвях і відрізок мідного дроту встромили в лимон. Чи потече струм через дріт, яким з'єднують цвях і мідний дріт?
- Зі стелі в місці кріплення люстри звисають три дроти, по яких після підключення люстри йде струм. Якщо люстру підключити правильно, два вимикача працюють таким чином, що один з них включає і вимикає одну лампу, а інший - інші три. Намалюйте схему з'єднання ламп в люстрі, вимикачів і джерела струму.
Людство давно навчилося використовувати електричні явища природи в своїх практичних цілях для отримання, використання, а також перетворення енергії. Така дія досягається шляхом застосування певних пристроїв. Елементи обладнання в сукупності утворюють систему. Така система відома, як електричний ланцюг.
елементи ланцюга
Електричне коло містить в собі такі складові, як джерела енергії, споживачі, а також з'єднують їх дроти.
Існують додаткові прилади ланцюга, наприклад, вимикачі, вимірювачі струму і захисні апарати.
Джерелами енергії в схемі такого ланцюга виступають акумулятори, генератори струму і гальванічні елементи. Їх ще називають
У приймачах електричного кола електроенергія перетворюється в інший тип енергії. Таким обладнанням бувають двигуни, нагрівачі, лампи і т. Д.
Варто відзначити, що система може бути зовнішньою і внутрішньою. Вони відрізняються наявністю приймача. Відкрита ланцюг має його в своєму складі, а закрита - тільки
Електричне коло постійного струму
Струм, величина якого не змінюється з плином часу, називається постійним.
Ланцюг, через яку проходить таке джерело електрики, має замкнуту систему. Це електричні ланцюги постійного струму. Їх складають різні елементи.
Для забезпечення постійного джерела енергії в системі застосовуються конденсатори. Вони здатні накопичувати запаси електричних зарядів.
Ємність конденсатора залежить від розміру його металевих пластин.
Чим вони більші, тим більший заряд може накопичити цей елемент електричного кола постійного струму. Електричну ємність змінюють в таких одиницях, як Фарада (ф). На схемі цей елемент виглядає наступним чином.
Разом з джерелами і приймачами струму ці елементи утворюють електричні ланцюги постійного струму.
Послідовне з'єднання в ланцюзі
Велика кількість електричних ланцюгів складаються з декількох приймачів струму. Якщо ці елементи з'єднані один з одним послідовно, то кінець одного приймача приєднаний до початку іншого. це послідовне з'єднання системи. 
Опір в цій електричного кола прирівнюється до суми опорів всіх провідників системи. Вони подовжують шляху проходження струму, який буде однаковим на окремих ділянках системи.
Схема електричного кола в класичному варіанті містить послідовно приєднані провідники і наочно описується таким приладом, як електрогірлянди.
Недоліком такої системи є той факт, що в разі виходу з ладу одного провідника, система не буде працювати вся цілком.
Паралельне з'єднання ланцюга
Схема електричного кола паралельного типу з'єднання елементів є системою, в якій початок містяться в ній провідників з'єднуються в одній точці, а кінці їх - в інший. Електричний струм в такий електричній системі має кілька варіантів шляху проходження. Він розподіляється обернено опору приймачів енергії. 
Якщо у споживачів величина опору однакова, то через них буде проходити однаковий струм. У разі коли у одного приймача енергії опір менше, через нього може пройти більше струму, Ніж через інші елементи системи.
Електричне коло і висока напруга, яка по ній, характеризують електромагнітні процеси за допомогою напруги і сили струму. Сума окремо взятих елементів системи буде дорівнює току в точці їх з'єднання.
Приєднуючи до такого ланцюга нові елементи, опір системи буде зменшуватися. Це пов'язано зі збільшенням загального перерізу провідників при з'єднанні нового споживача електроенергії. Позитивною характеристикою такого способу з'єднання ланцюга є автономність кожного елемента.
При відключенні одного споживача, сукупне перетин провідників зменшується, а опір електричного кола стає більшим.
Змішане з'єднання в ланцюзі
Змішаний варіант з'єднання досить поширений в сфері виробництва електротехніки. 
Цей ланцюг містить в собі одночасно принцип послідовного і паралельного приєднання провідників.
Щоб визначити опір кількох споживачів такої схеми, знаходять окремо опір всіх паралельно і послідовно приєднаних провідників. Їх прирівнюють до єдиного провідника, що в підсумку спрощує всю схему.
Режими роботи ланцюга
Спираючись на показники навантаження, розрізняють такі режими функціонування ланцюга: номінальний, холостий хід, замикання і узгодження.
При номінальній роботі система виконує характеристики, заявлені в техпаспорті обладнання. Холостий хід утворюється в разі обриву ланцюга. Цей режим роботи відноситься до аварійних. Електричне коло в режимі короткого замикання має опір, що дорівнює нулю. Це також аварійний режим.
Узгодження характеризується переміщенням максимальної потужності від джерела енергії до провідника. У такому режимі навантаження дорівнює опору джерела живлення.
Ознайомившись з основними характеристиками і видами такої системи, як електричний ланцюг, стає можливим зрозуміти принцип функціонування будь-якого електроустаткування. Цей пристрій роботи системи застосовується до будь-якого електричного побутового приладу. Застосовуючи отримані знання, можна зрозуміти причину поломки обладнання або оцінити правильність його роботи відповідно до технічними характеристиками, Заявленими виробником.