ТЕКСТЫ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«Электротехника, основы электроники»
Составитель – доц. каф АППиЭ
В.К. Мороз, В.И. Горошко,
О.И. Александров, Л.М. Давидович
Лекция 1
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
Электрические цепи постоянного тока Основные понятия и определения
Электрической цепью называют совокупность источников питания (генераторы, гальванические элементы, аккумуляторные батареи и др.) и приемников электрической энергии (электрические двигатели, источники света, нагревательные элементы и др.) и соединяющих их проводов, создающих путь для электрического тока, процессы в которой описывают с помощью понятий электродвижущей силы (ЭДС), тока, напряжения.
Источники питания, приемники электрической энергии, соединяющие их провода являются основными элементами электрической цепи. К элементам цепи относятся также аппараты управления (автоматы, контакторы, магнитные пускатели и др.), защиты (предохранители, тепловые реле и др.), преобразующие устройства (трансформаторы, выпрямители и др.) и электроизмерительные приборы.
Графическое изображение элементов электрической цепи с помощью условных обозначений (согласно действующему ГОСТу) называется электрической схемой. Ниже приведены некоторые условные обозначения элементов электрической цепи.
- гальванический и аккумуляторный элементы
- источник ЭДС
- источник тока
- генератор постоянного тока
- двигатель постоянного тока
- лампа накаливания
- нагревательный элемент
-
резистор
В любой электрической схеме различают такие понятия, как точка, ветвь, узел, контур.
Точка – место соединения двух элементов электрической цепи.
Ветвь – участок электрической цепи с одним и тем же током.
Схема электрической цепи
1, 4, 6, 7 – Узлы; 2, 3, 5, 8 – точки соединения элементов; 1–4, 4–6, 4–7, 6–7,
1–7, 1–6 – ветви; 1–4–7–1, 7–4–6–7; 1–7–6–1 - независимые контуры
Узел – место соединения трех или более ветвей.
Контур – несколько ветвей, образующих замкнутую цепь.
Независимый контур – это такой, в который входит хотя бы одна ветвь, не входящая в другие контуры.
Элементы электрической цепи постоянного тока характеризуются параметрами:
R – омическое сопротивление – параметр, характеризующий свойства элемента преобразовывать электрическую энергию в другие виды энергии (световую, тепловую, механическую и др.);
Е – электродвижущая сила (ЭДС) – параметр, указывающий на способность элемента создавать и поддерживать разность потенциалов на отдельных участках цепи, а также возбуждать и поддерживать электрический ток в замкнутой цепи.
Элементы электрической цепи делятся на активные и пассивные. К активным элементам относятся те, в которых индуцируется ЭДС (источники ЭДС, электродвигатели, аккумуляторы в процессе зарядки и т. п.). К пассивным элементам относятся электроприемники и соединительные провода.
Задачи, возникающие при расчетах электрических цепей, разнообразны. Чаще всего это определение токов, напряжений и мощностей элементов при заданных их параметрах.
При расчете электрических цепей необходимо знать не только значения ЭДС, токов и напряжений, но и их направления, так как последние определяют знаки слагаемых в расчетных выражениях.
Положительное направление тока I – направление движения положительных зарядов. Ток в цепи протекает в направлении убывания электрического потенциала.
Положительное направление напряжения U между двумя точками электрической цепи - направление движения положительного заряда под действием сил электрического поля, т. е. от большего потенциала к меньшему.
Положительное направление ЭДС Е – направление перемещения положительных зарядов под действием сил стороннего поля, т.е. от меньшего потенциала к большему.
Направление тока в источнике питания совпадает с направлением ЭДС и противоположно направлению напряжения, а в приемнике энергии совпадает с напряжением.
Ток ветви измеряется амперметром, который включается последовательно, а напряжение на участке цепи – вольтметром, включаемым параллельно .
Схема электрической цепи
с включенными амперметром и вольтметром
При измерениях токов и напряжений необходимо определить цену деления приборов.
Цена деления амперметра, СА А/дел:
СА = Iном /n.
Цена деления вольтметра, СV, В/дел:
СV = Uном/n.
где Iном, Uном - верхний предел диапазона измерений или арифметическая сумма двух верхних значений диапазона (если нулевая отметка находится внутри диапазона измерений); n – число делений всей шкалы прибора.