Раздел первый электрические и магнитные цепи Электрические цепи постоянного тока

Постоянным называется электрический ток, величина и направление которого неизменны во времени, поэтому на схемах замещения цепей постоянного тока индуктивностью и емкостью можно пренебречь, а при расчетах учитывается только сопротивление резисторов.

При включении и выключении цепей и их элементов установившимся режимам работы предшествуют переходные процессы, в которых емкостными и индуктивными свойствами элементов уже нельзя пренебречь.

Электрическая цепь

Основным объектом электротехники является электрическая цепь, которая представляет собой совокупность устройств, предназначенных для создания, передачи и потребления электрического тока. Отдельные устройства, входящие в электрическую цепь, называют элементами электрической цепи. Свойства элемента определяются его параметрами: сопротивлением, индуктивностью и емкостью.

Электрическое сопротивление характеризует способность элемента поглощать электрическую энергию и преобразовывать ее в другие виды энергии. Свойство элемента создавать собственное магнитное поле, когда в нем протекает электрический ток, определяется индуктивностью. Под емкостью элемента понимают его способность накапливать заряды или возбуждать с их использованием электрическое поле. В общем случае реальные элементы электрических цепей обладают всеми перечисленными параметрами.

Наиболее обобщенная электрическая цепь включает в себя источник электрической энергии 1, потребитель энергии 2 и соединительные провода 3.

Рис.1 Типовая электрическая цепь

2

Внутренний участок

Внешний участок

Источник электрической энергии преобразует механическую, химическую, тепловую или другого вида энергию в энергию электрическую. В приемнике электрическая энергия преобразуется в энергию другого вида - механическую, тепловую, химическую, световую и др. Источниками электрической энергии служат генераторы, аккумуляторы и гальванические элементы.

По замкнутой электрической цепи происходит непрерывное движение электрических зарядов (электронов), называемое электрическим током. На схемах условно принято обозначать положительные направления тока и напряжения стрелками от плюса к минусу.

Закон Ома

Как на внутреннем, так и на внешнем участках электрической цепи действует закон Ома, устанавливающий связь между током, проходящим через элемент цепи, и приложенным к нему напряжением.

Закон Ома для замкнутой цепи: сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Закон Ома для участка цепи: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

или

где g=l/R - проводимость участка цепи (См) - это способность проводника пропускать электрический ток,

R - сопротивление внешней части цепи (Ом),

r - внутреннее сопротивление источника (Ом),

I - сила тока (А),

U - падение напряжения во внешней цепи (В),

ε

Рис.2 Схема включения амперметра и вольтметра

– ЭДС источника (В).

Для измерения тока в цепи используется амперметр,

который включается в цепь последовательно, а для измерения

падения напряжения на данном участке используют вольтметр, который включается параллельно.