2.3 Элементы электрических цепей

Электрическая цепь — совокупность соединенных электротехничес­ких устройств и элементов, образующих путь для электрического тока. Электротехнические устройства, производящие электрическую энер­гию, называются генераторами, или источниками электрической энер­гии, а устройства, потребляющие ее — приемниками (потребителями) электрической энергии.

Источником электрической энергии называется устройство, в кото­ром механическая, химическая, световая или другие виды энергии преобразуются в электрическую.

Если в электрической цепи включены два источника энергии, ЭДС которых совпадают по направлению (рис. ниже), то ЭДС всей цепи равна сумме ЭДС этих источников, т. е. Е = Е₁ + Е₂

Если же в цепь включено два источника, ЭДС которых имеют про­тивоположные направления, т. е. включены встречно, то общая ЭДС цепи равна разности ЭДС этих источников: Е = Е = Е₁ - Е₂.

.

Все элементы электрической цепи условно можно разделить на актив­ные и пассивные. Активным называется элемент, содержащий в своей структуре источник электрической энергии. К пассивным относятся эле­менты, в которых рассеивается (резисторы) или накапливается (катушка индуктивности и конденсаторы) энергия.

Электрические цепи бывают простые и сложные, неразветвленные и разветвленные.

Разветвленные электрические цепи характеризуются наличием вет­вей, узлов и контуров (рис. 2.4).

Ветвь — участок цепи, по которой протекает один и тот же ток, и ко­торый состоит из последовательно соединенных элементов.

Узел — место соединения не менее трех ветвей (участков цепи). Контур — любой замкнутый путь цепи, который можно обойти, дви­гаясь по ее ветвям.

2.4 Закон ома для участка электрической цепи и для полной электрической цепи

Закон Ома для участка электрической цепи может быть сформулирован так: сила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению и об­ратно пропорциональна сопротивлению этого участка. Закон Ома для участка электрической цепи выражается следующей формулой:

Закон Ома для полной электрической цепи формулируется так: сила тока в замкнутой электрической цепи прямо пропорциональна электро­движущей силе (ЭДС) источника и обратно пропорциональна полному со­противлению всей цепи (сумме внешнего и внутреннего сопротивлений). Закон Ома для полной электрической цепи выражается следующей формулой:

где R— сопротивление внешней части цепи; R()— внутреннее сопро­тивление источника электроэнергии.

Закон Ома является одним из основных законов электротехники и наиболее часто используется на практике при расчетах электрических цепей.

5. Законы Кирхгофа

Первый закон Кирхгофа: сумма токов, приходящих к узлу (узловой точ­ке) электрической цепи, равна сумме токов, уходящих от этого узла, или алгебраическая сумма токов в узловой точке электрической цепи равна нулю (причем приходящие к узлу токи считаются положительными, а ухо­дящие от узла токи — отрицательными).

Второй закон Кирхгофа: во всякой замкнутой электрической цепи алгебраическая сумма всех ЭДС, действующих в контуре электрической цепи, равна алгебраи­ческой сумме падений напряжения в сопротивлениях, включенных после­довательно в этот контур, т. е.

При составлении уравнений произвольно выбирают направление обхода контура.