1) Электрической цепью называется совокупность источников электрической энергии и приемников, соединенных токопроводящими телами или средами.

Источник – это устройство, преобразующее неэлектрическую энергию в электрическую.

Приемник электрической энергии преобразует электрическую энергию в неэлектрическую. Электрическим параметром приемника является его сопротивление R.

2) Способы соединения приемников

1. Последовательное соединение – соединение, при котором по элементам протекает один и тот же ток.

2. Параллельное соединение – соединение, при котором все элементы находятся под одним и тем же напряжением.

3. Смешанное соединение– соединение, содержащее участки с последовательным и параллельным соединениями.

1 1 1

R₃₄ = R₃ + R₄; = + ; R_экв = R₁ + R₂₃₄.

R234 R2 R34

3) Классификация электрических цепей

1. По роду тока: постоянного тока, переменного тока, синусоидальные, несинусоидальные.

2. По числу фаз: однофазные, трехфазные.

3. По характеру элементов: линейные (в них все элементы линейные), нелинейные (содержат хотя бы один нелинейный элемент).

Линейные элементы отличаются от нелинейных вольт-амперными характеристиками (ВАХ) I = f U( ). Примеры ВАХ приведены на рис. 1.5.

4. На электрические цепи с сосредоточенными и с распределенными параметрами (например, ЛЭП).

а б

Рис. 1.5. ВАХ линейного (а) и нелинейного элемента (б)

5. По способу соединения потребителей: разветвленные, неразветвленные.

5) Основные топологические понятия:

узел – точка соединения трех и более ветвей; ветвь – участок цепи между двумя соседними узлами, в котором все элементы соединены последовательно и по ним протекает один и тот же ток; контур – замкнутый участок электрической цепи, в кото-

ром каждый из элементов встречается только один раз.

4) Режимы работы электрических цепей постоянного тока

Режим холостого хода – это такой режим, при котором ток в цепи либо вообще не протекает, либо он много меньше номинального.

Режим короткого замыкания – это такой режим, при котором клеммы источника замыкаются элементом с пренебрежимо малым сопротивлением.

Номинальный режим – это такой режим, на который рассчитано данное устройство.

Согласованный режим – это такой режим, при котором в нагрузке выделяется максимальная мощность. Условием согласованного режима является R_n = R_i , КПД η= 50 %.

6) Основные законы электротехники

Закон Ома:

1. Для полной цепи

E

1. = ,

R + r_i

где R – сопротивление потребителя; r_i – внутреннее сопротивление источника.

2. Для участка цепи

U

1. = .

R

Законы Кирхгофа:

Первый закон: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю:

∑I_i = 0.

Входящие в узел токи берутся с одним знаком, выходящие – с противоположным знаком.

Второй закон: алгебраическая сумма ЭДС в контуре равна алгебраической сумме падений напряжения на элементах этого контура:

∑Ei =∑I Ri i.

Если направления ЭДС и тока совпадают с выбранным направлением обхода контура, то они берутся со знаком плюс, в противном случае – со знаком минус. Закон электромагнитной индукции:

dФ e = − .

dt

Изменение магнитного потока вызывает появление ЭДС в токопроводящей среде.

Частные случаи:

• закон электромагнитной индукции для катушки: dФ

e = −w ,

dt

где w – число витков катушки;

• ЭДС в проводнике, движущемся в однородном магнитном поле,

5. = BlV sinα ,

где В – индукция; l – длина проводника; V – скорость проводни-

ка; α – угол между B и V . Направление Е определяется по правилу правой руки.

Закон Ампера: на проводник с током в магнитном поле действует сила F. Для однородного магнитного поля имеем

5. = BIlsinα.

Направление F определяется по правилу левой руки.

Правило Ленца: индуцированный ток всегда бывает такого направления, что своим действием старается уничтожить причину, его вызвавшую.

Закон Джоуля – Ленца: количество выделяемой в проводнике тепловой энергии прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению и времени:

W = I R² t.