Цепи постоянного тока

1. Электрич.Цепь, элемент электрич.Цепи, электир. Схема. Источники и приемники электроэнергии.

ЭЦ – совокупность приборов и устройств, процессы в которых могут быть описаны при помощи понятий (ЭДС, сопротивление, напряжение и ток). Элементы электрической цепи – устройство или прибор, выполняющий определенные функции. Все элементы электрической цепи принципиально делятся на источники и потребители: 1. Источники электрической энергии – элементы, в которых различные виды энергии преобразуются в электрическую (к ним относятся: генераторы (механическая в электрическую); термопары (тепловая энергия в электрическую); солнечные батареи (световая в электрическую); аккумуляторы и гальванический элемент (химическая в электрическую)). 2. Потребители (приемники) электрической энергии - элементы электрической цепи, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии (к ним относятся: двигатель (электрическая в механическую энергию); гальванические ванны (в химические связи); нагреватели (в тепловую энергию); лампы ( световая энергия)). 3. Вспомогательные элементы – выключатели, предохранители, разъемы, измерительные приборы.

Условные обозначения: источник ЭДС ; источник тока ; гальванический элемент, аккумулятор ; резистор ; ротор или якорь машин постоянного тока ; лампа накаливания ; соединение проводов ; пересечение проводов ; выключатель – ключ ; амперметр ; вольтметр ; ваттметр

Схема – графическое изображение электрической цепи. Чаще всего используются электрические схемы 3-х видов:

1. Монтажная схема - изображает элементы цепи и соединительные провода.
2. Принципиальная схема – на ней показываются условные графические изображения элементов и их соединений.
3. Схема замещения – расчетная модель электрической цепи, на которой элементы замещаются идеализированными элементами без вспомогательных элементов, не влияющих на результаты расчетов.

График зависимости тока от времени

Источники (генераторы) электрической энергии подразделяются на: Источники тока;

Источники ЭДС. Идеальные источники электрической энергии – элементы, внутренние

потери в которых отсутствуют. Идеальные источники ЭДС – элемент, напряжение, на

зажимах которого, может представлять любые функции во времени, но не зависящего

от тока, протекающего ч/з него.

Реальные ИЭ всегда имеют внутренние потери, то есть источники ЭДС имеют внутреннее сопротивление, а источники тока – внутреннюю проводимость (величина, обратная сопротивлению).

«1» - ВАХ идеального источника ЭДС; «2» - ВАХ реально источника ЭДС:

2. Классификация электрич.Цепей. Закон Ома для пассивного участка цепи. Закон Ома для участка цепи, содержещего эдс.. Основные явления в Эл.Цепи.

Эл. цепь – это совокупность приборов и устройств, образующих путь для эл-ого тока. Эл. цепи по роду тока делятся на: 1) цепи постоянного тока; 2) цепи переменного тока; 3) линейная цепь – все ее эл-ты линейны, т.е. не зависят от сопротивления; 4) нелинейная цепь; 5) простые цепи – все эл-ты соединеныии последовательно; 6) сложные цепи. З-н Ома для пассивного участка цеп I=U/R, соотношение м/у ЭДС, сопротивлением, током в замкнутой цепи I=ε/(R+R₀), где R-сопротивление внутренней части цепи, R₀-внутреннее сопротивление цепи.

З-н Ома на участке цепи: I=U_ab/R. Напряжение на любом участке цепи, соединяющей источники ЭДС = произведению протекающего через участок тока на сопротивление этого участка: U_ab=IR. Общий закон Ома для участка цепи, в кот присутствуют источники ЭДС: U_ab=IRU_cb=c-b; E=b-c =>c-b=-E=U_cb; Uab=Uac+Ucb; U_ab=IR-E; I=(U_ab+E)/R -для участка цепи соединяющей источники ЭДС.

U_ab=IR (1.1)

U_ab=а-b=E (1.3)

Основные явление в Эл.цепи:

В источнике электрич.энергии в результате действия сил неэлектромагнитной природы – химич, механич, тепловых, атомных и др., называемых сторонними силами, создается электрич.поле, которое характериз.напряженностью Напряженность электрич.поля ξ – векторная величина, определяющая силу, с которой поле действует на заряженную частицу. Она численно равна отношению силы,действующей на заряженную частицу, к значению её заряда, и направлена так же, как и сила, действующая на частицу с положит. Зарядом. Электродвиж.сила Е (ЭДС ) характеризует способность стороннего поля ( или индуцированного поля) вызывать электрич.ток. Работа А в джоулях, совершаемая этими полями при переносе единицы заряда Q , численно равна ЭДС (вольт)

Электрич.ток – явление направленного движения свободных носителей электрич.заряда I = Q/t , Q – весь заряд, переносивый за время t.

При протекании тока через внешние элементы цепи электрич.энергия преобраз.в другие виды энергии и силами поля выполняется работа по переносу электрич зарядов,которая характ. Электрич.напряжением. Напряжение – скалярная величина, равная линейному интегралу напряженности электрич. Поля, т.е. напряжение – это работа сил поля с напряженностью ξ, затрачиваемая на перенос единицы заряда 1 Кл вдоль пути l.

3. Расчет линейных цепей постоянного тока методом свертывания.

4. Законы Кирхгофа. Расчет линейных цепей постоянного тока методом применения законов Кирхгофа.

Законы К. – основные законы ЭЦ. 1. I=0 – Алгебраическая сумма токов в любом узле ЭЦ = 0. Сумма токов, направленных к узлу = сумме токов, направленных от узла. Т.е. в узлах ЭЦ пост. тока заряды не могут накапливаться, т.к. в противном случае изменились бы потенциалы этих узлов и токи в ветвях.

Токи, втекающие в узел берутся с "+", вытекающие с "-"(I₁+I₂-I₃-I₄+I₅=0). Если в схеме имеются n-узлов, тот для нее можно составить (n-1) независ. ур-й по 1 з-ну Кирх.

2. IR=E - Алгебраическая сумма напряжений на всех резисторных элементах = алгебраич. сумме ЭДС.. Токи и ЭДС входят в ур-е с "+", если их напр-я совп. с напр-ем обхода контура и с "-", если не совпадают. (I₁R₁-I₂R₂-I₃R₃+I₄R₄=E₁-E₂)