1. Электрическая цепь. Основные определения.
Совокупность
устройств для получения в них эл. тока
наз. электрической цепью. В основном
цепь состоит из источников питания,
приёмников энергии, или потребителей,
и проводов для передачи эл. энергии.
Источник питания И составляет внутренний участок цепи, а остальная часть её АБВГ, состоящая из потребителя П и проводов АБ и ВГ, составляет внешний участок цепи. В качестве источников питания применяются эл. генераторы, аккумуляторы и первичные элементы. К приёмникам эл. энергии относятся электродвигатели, лампы накаливания, нагревательные устройства и тд. В источнике питания происходит преобразование какого-л. Вида энергии в электрическую. В результате работы сторонних (неэлектрических) сил каждый единичный заряд при движении внутри источника приобретает некоторое кол-во энергии. Электродвижущая сила (ЭДС) – величина, численно равная энергии, получаемой внутри источника единичным эл. зарядом. При отключении внешней цепи ЭДС Е равна напряжению между зажимами источника. В электроприёмниках эл. энергия преобразуется в тепловую, механическую или хим. При этом напряжение U на зажимах приёмника показывает, какая эл. энергия преобразуется в нём каждым единичным зарядом.
Энергия, которая
преобразуется в тепло (теряется) при
перемещении единичного заряда в источнике
питания наз. внутренним падением
напряжения
:
,
или
.
Провода применяются алюминиевые и медные, изолированные и неизолированные. Кроме рассмотренных элементов в цепях применяются: коммутационная аппаратура - рубильники, выключатели; приборы защиты – предохранители, реле; измерительные приборы – амперметры, вольтметры и тд.
Графическое изображение эл. цепи наз. схемой.
2. Эквивалентные схемы замещения реального источника энергии.
Графическое изображение Эл. цепи, составленное из условных обозначений электротехнич. устройств, наз. принципиальной схемой. Схема замещения эл. цепи является её количественной моделью. Она состоит из совокупности различных идеализированных элементов, выбранных так, чтобы можно было с хорошим приближением описать процессы эл. цепи.
Рассмотрим один
из распространённых источников энергии
постоянного тока – гальванический
элемент. Между разноимённо заряженными
пластинами возникает однородное Эл.
поле с напряженностью Е [В/м], которое
препятствует направленному движению
ионов в растворе. Напряжение, при котором
накопление зарядов прекращается, служит
количественной мерой сторонней силы.
Её называют электродвижущей силой (ЭДС,
ξ). Если к выводам гальванического
элемента подключить приёмник,. То в
замкнутой эл. цепи возникнет ток. Заряд
каждой из пластин уменьшится и появится
направленное движение ионов в растворе
кислоты. Направленное движение ионов
сопровождается их взаимными столкновениями,
что создает внутреннее сопротивление
гальванического элемента постоянному
току. Т.о., эскизное изображение которого
дано на рис.1, а изображение на принципиальных
схемах – на рис.2, можно представить в
виде схемы замещения (рис.3), состоящей
из последовательно включенных источника
ЭДС ξ и резистивного элемента с
сопротивлением
.
Равным внутреннему сопротивлению
гальванического элемента. Стрелка ЭДС
указывает направление движения
положительных зарядов внутри источника
под действием сторонних сил. Схема
замещения рис.3 применяется и для любых
других источников эл. энергии постоянного
тока.
3. Разветвленные и неразветвленные электрические цепи.
Эл.
цепи подразделяют на неразветвленные
и разветвленные. На рис.1 представлена
схема простейшей неразв. цепи. Во всех
элементах её течет один и тот же ток;
такое соединение элементов схем наз.
последовательным. Простейшая разв. цепь
изображена ан рис.2; в ней имеются 3 ветви
и 2 узла. Ветвь – участок цепи, образованный
последовательно соединенными элементами
(через которые течет одинаковый ток) и
заключенный между двумя узлами. Узел –
точка, к которой подходит не менее трех
ветвей. Узлы на схемах отмечают точкой
и часто обозначают буквами или цифрами.