4.5. Изображение электрических цепей
При изучении процессов в электрических цепях их изображают графически при помощи схем соединения отдельных элементов. Иногда для наглядности элементы цепи в этих схемах изображают упрощенными рисунками (рис. 4.4). Приведенная на рисунке простейшая электрическая цепь постоянного тока состоит из аккумуляторной батареи (источник), электрической лампы (приемник), выключателя, амперметра и соединительных проводов. Эта цепь названа простейшей потому, что она состоит только из одного источника и одного приемника.
В настоящее время элементы цепи изображают при помощи установленных стандартных условных обозначений. Графическое изображение цепи с помощью условных обозначений ее элементов называют схемой соединений цепи.
На рис.4.5, а-д приведены обозначения различных источников, а на рис. 4.6, а-д — приемников постоянного и переменного тока. Пользуясь этими обозначениями, цепь рис.4.4 можно показать более простой схемой рис. 4.7.
В качестве примера цепи переменного тока на рис. 4.8 изображена цепь, состоящая из источника питания переменного тока, конденсатора, осветительной лампы и реостата.
Воспользуемся этими схемами для того, чтобы ввести некоторые наименования отдельных участков и всей цепи, которые используются в дальнейшем при изучении цепей.
Источник питания образует внутренний участок цепи, а приемники совместно с соединительными проводами, амперметром и выключателем — внешний участок цепи или просто внешнюю цепь. Зажимы (полюса) аиbисточника, к которым присоединяют внешнюю цепь, называют выходными зажимами (полюсами). Зажимысиdвнешней цепи, при помощи которых ее присоединяют к проводам, идущим от источника; называют входными зажимами (полюсами) внешней цепи.
Часть цепи, имеющей два полюса, называют двухполюсником. Двухполюсники, содержащие источники, называют активными, а двухполюсники без источников — пассивными.
Следовательно, внутренние части простейших цепей рис. 4.7 и 4.8 можно называть активными участками или активными двухполюсниками, а внешние части цепей — пассивными участками или пассивными двухполюсниками.
Соединение, при котором по всем участкам проходит один и тот же ток, называют последовательным соединением участков. Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким участкам, называют контуром электрической цепи. Цепь, схема которой показана на рис. 7, является одноконтурной цепью, состоящей из последовательно соединенных элементов.
Участок цепи, вдоль которого в любой момент времени ток имеет одно и то же значение, называют ветвью, а место соединения трех или большего числа ветвей — узлом.
Соединение, при котором все ветви присоединены к одной паре узлов, называют параллельным соединением. Схема рис. 4-.8 имеет два узла сиd, к которым подключены два приемника (лампа и конденсатор), соединенные параллельно. Параллельно соединенные участки находятся под одним и тем же напряжением. Электрическую цепь с параллельными и последовательными ветвями называют также разветвленной цепью. Разветвленная цепь является многоконтурной. Контуры, отличающиеся друг от друга хотя бы одной ветвью, являются независимыми.
ставляют в схеме замещения только одним резистивным элементом. Но когда эту катушку включают в цепь постоянного тока или отключают от нее и при этом хотят установить законы изменения тока, ее представляют уже двумя последовательно соединенными резистивным и индуктивным идеальными элементами. Когда рассматривают работу катушки в цепях высокой частоты, для нее составляют схему замещения из резистивного, индуктивного и емкостного элементов. Составление схем замещения реальных электротехнических устройств будет показано в последующих разделах курса.