1.5. Електричні схеми

Графічне зображення електричного кола називається схемою. Частіше за все використовуються три види схем: монтажні, принципові та схеми заміщення.

На монтажних схемах зображають рисунок (ескіз) елементів кола та сполучні проводи. В більшості випадків монтажними схемами користуються при виготовленні, монтажі та ремонті електричних пристроїв та кіл.

На принципових схемах показують умовні графічні зображення елементів і їх сполучення. Ними користуються при вивченні, монтажі та ремонті електричних пристроїв та кіл.

Схема заміщення – це розрахункова модель електричного кола, в якій реальні елементи заміщуються розрахунковими моделями (ідеальними елементами) та зі схеми виключаються всі допоміжні елементи, які не впливають на результати розрахунку. Схеми заміщення використовуються для розрахунку електричних кіл.

1.6. Умовно-додатні напрями електричних величин

Для проведення аналізу й розрахунку електричних кіл необхідно знати не тільки значення заданих ЕРС, напруг і струмів, але і їх напрями, оскільки останні визначають знаки складових в розрахункових виразах. В зв’язку з цим згадаємо про напрями ЕРС, напруг і струмів, які прийняті в фізиці.

За додатний напрям струму приймають напрям руху додатних зарядів.

За напрям ЕРС між виводами джерела (або активного приймача) приймають напрям, в якому переміщалися б додатні заряди під дією сил стороннього поля, тобто від від’ємного полюса до додатного. Цей напрям вказує стрілка в умовному позначенні джерела ЕРС.

Додатний напрям напруги співпадає з додатним напрямом струму на пасивному елементі і протилежний йому на активному елементі.

При аналізі і розрахунку електричних кіл додатні напрями вказують на схемах стрілками. При аналізі стану складного кола напрями струмів і напруг звичайно невідомі. В цьому випадку задаються довільними напрямами, які називають умовно-додатними, позначають їх стрілками і для них складають відповідні рівняння. Якщо в результаті аналізу або розрахунку якась із величин виявиться від’ємною, - це значить, що вона направлена не так, як показано на схемі стрілкою.

1.7. Ідеальні вимірювальні прилади

При проведенні розрахункових робіт деякі електричні величини можуть задаватись у виді показів вимірювальних приладів, і навпаки підсумком задачі може бути знаходження показу того чи іншого приладу. В цьому випадку прилади показуються на схемах заміщення і розглядаються як ідеальні (див. рис. 1.3). Так внутрішній опір амперметра – приладу для вимірювання струму, вважається рівним нулю (R_A=0). Внутрішній опір вольтметра, приладу для вимірювання напруги, дорівнює нескінченності (R_V=). Вмикання вольтметра не створює додаткової вітки та вузлів там, де їх не було раніше. Те ж відноситься і до ватметра, приладу для вимірювання потужності, у якого дві обмотки: обмотка струму й обмотка напруги.

1.8. Структурні поняття електричних кіл

Ч астина електричного кола, яка містить виділені в ній елементи, створює ділянку – активну (з джерелами) або пасивну (без них). Якщо елементи ділянки мають однаковий струм, то таку ділянку називають віткою. Наприклад, ділянка ab на рис. 1.4 є віткою. У вітці елементи з’єднані послідовно. Послідовним називають сполучення, при якому кінець кожного попереднього елемента з’єднується з початком наступного (а місце з’єднання не повинне мати сполучення з жодним іншим елементом кола!!!).

М ісце з’єднання трьох і більше віток називають вузлом. Наприклад, вузол a на рис. 1.5, рис. 1.6. На електричних схемах вузол зображається жирною точкою.

Д ілянки електричного кола можуть з’єднуватися між собою послідовно, паралельно і змішано. Послідовним називається з’єднання, при якому в усіх ділянках кола один і той же струм, паралельним – з’єднання, при якому всі ділянки кола приєднуються до однієї пари вузлів, тобто знаходяться під дією однієї й тієї ж напруги. Змішане з’єднання ділянок електричного кола являє собою поєднання послідовного і паралельного сполучень. Існують й інші типи з’єднання, наприклад «трикутник» і «зірка», які будуть розглянуті далі.

Всякий замкнений шлях, який проходить по декільком ділянкам, називається контуром електричного кола. Наприклад, контур abcd на рис. 1.6.