Электротехника

1.Электрические цепи постоянного тока

1.1. Основные понятия и обозначения электрических цепей

Постоянным называется ток, не изменяющийся во времени.

Электрической цепью называют совокупность гальванических соединенных друг с другом источников электрической энергии и ее потребителей (нагрузок), в которых может возникать электрический ток .С помощью источников тот или иной вид энергии (энергии сжигаемого топлива, падающей воды, атомная и химическая энергия и т.д) преобразуются в электрическую энергию. Приемники, наоборот, преобразуют электрическую энергию в другие её виды (механическую, тепловую ,химическую ,энергию светового излучения и.т.д)

Обозначение электрических элементов:

R – активное сопротивление;

- источник ЭДС;

- источник ЭДС;

- источник тока;

- индуктивность;

- электроёмкость.

Рис.1.1. Обозначение электротехнических элементов

Неразветвлённая электрическая цепь состоит из последовательно соединённых элементов.

Например:

Здесь ток течёт через все элементы один и тот же.

Разветвлённая электрическая цепь имеет в своём составе ветви и узлы.

Например:

Узел – место цепи, где гальванически соединяется не менее трёх ветвей.

Ветвь – участок электрической цепи, состоящий из последовательно соединённых элементов и заключённый между двумя узлами.

В разветвлённой электрической цепи в каждой ветви свой ток.

1.2. Характеристики и схемы замещения источников и приемников электрической энергии

Если E если E

• источник; - потребитель.

I I

- смертельный ток.

Идеальный источник ЭДС (ro=0)

Источники в электрических цепях.

Под источником в электротехнике понимают электрическое устройство ,производящее электрическую энергию и питающее электрическую цепь. Источники являются причиной появление токов и напряжений в цепи .

Электрическая энергия постоянного тока может быть получена путем преобразования различных видов энергии : химической(гальванические элементы и аккумуляторы ), механической (генераторы постоянного тока), тепловой (термоэлектрогенераторы), лучистой , например, световой(солнечные батареи). Все источники электрической энергии характеризуются определенным значением либо E(э.д.с.)- источники напряжения, либо тока I-источников тока. В источниках (активных элементах цепи) за счет энергии сторонних сил совершается перенос положительных зарядов от меньшего потенциала к большему. Работа сторонних сил ,затрачиваемая на перенос единичного заряда от зажима с меньшим потенциалом к зажиму с большим потенциалом называется Э.Д.С€.источника численно равна напряжению между зажимами источниками тока при отсутствии в нём тока.

Источники напряжения.

Идеальный источник напряжения - это активный элемент, напряжения на зажимах которого не зависит от тока ,протекающего через источник. Внутреннее сопротивление r₀ идеального источника напряжения равно нулю. Условные графические изображение источников постоянного напряжения приведены на рис 1.4(а,б,в), где стрелками обозначены положительные направления э.д.с и напряжения на зажимах источника .Поскольку для идеального источника напряжение остается неизменным (U=E),то в схемах вместо источника э.д.с часто показывают зажимы ,к которым приложено напряжение (U) (рис. 1.4 б).

На рисунке 1.5 представлена вольтамперная характеристика U=f(I)идеального источника напряжения (кривая ‘а’) , где на осях обозначены :U- напряжение на зажимах источника , I-ток, протекающий через источник. Такой источник, судя по его вольтамперной характеристике , способен отдавать во внешнюю цепь бесконечно большую мощность. Очевидно, что , в действительности ,такого источника не существует .Реальный источник напряжения обладает внутренним сопротивлением r₀ . Его схема замещения имеет вид рис.1.4(а),а вольтамперная характеристика –кривая «в»на рис.1.5,которая может быть математически может быть описана уравнением U=E-I r₀ .