Введение

1. Основные детали электрических цепей

Электрическая цепь образуется из источника электрической энергии и различных электрических деталей. Графическое изображение электрической цепи, показывающее последовательность соединения ее участков, называется схемой электрической цепи.

На рисунке 1.1 показана простейшая электрическая цепь. Источник энергии И рассматривается как внутренний участок электрической цепи. Потребитель энергии П и соединительные провода составляют ее внешний участок.

Основными элементами внешней цепи являются омическое сопротивление, емкость и индуктивность. Омическим сопротивлением называется устройство, для которого выполняется закон Ома: .

О мическое сопротивление для краткости часто называют просто сопротивлением. Сопротивление включается в электрическую цепь для регулирования, уменьшения или ограничения тока или напряжения. При прохождении тока через сопротивление выделяется тепло. Поэтому иногда омическое сопротивление называют активным. Постоянные сопротивления бывают проволочные (нихром, константан, манганин и т.п.) и непроволочные (керамика и т.п.). Внешний вид некоторых постоянных сопротивлений и условное обозначение постоянного сопротивления на электрических схемах показаны на рисунке 1.2.

В лабораториях в качестве переменных сопротивлений используются магазины сопротивлений и реостаты. Магазины сопротивлений конструктивно состоят из набора эталонных сопротивлений в виде катушек. Проволока на катушках обычно наматывается бифилярно для уменьшения индуктивности, что важно при включении в цепь переменного тока. Магазины сопротивлений имеют несколько выводных клемм. Для уменьшения погрешности следует использовать клеммы с наименьшими сопротивлениями. Например, магазин сопротивлений Р32 имеет клеммы: "0", "9","9999". При подключении к клеммам "О" и "9999" можно набирать сопротивления от 0 до 9999,0 Ом. Если требуемое сопротивление лежит в пределах от 0 до 9 Ом, то рекомендуется использовать клеммы "О" и "9", при этом погрешность будет меньше, чем при использовании клемм "О" и "9999".

Р еостат состоит из керамического полого цилиндра, на который намотана про­волока с большим удельным сопротивлением. Внешний вид реостата и его условное обозначение показаны на рисунке 1.3.

К клеммам А и В выведены концы обмотки реостата. К клемме С выведен контакт с ползунка . Реостат может быть использован как постоянное (рис.1.4а) и переменное (1.4б,в) сопротивление, делитель напряжения (потенциометр) (рис.1.4г).

Электрическая емкость осуществляется в виде конденсатора, обычно состоящего из двух металлических пластин, разделенных диэлектриком. Применяются кон­денсаторы бумажные, слюдяные, электролитические (по виду диэлектриков). Емкость конденсатора меняется от единиц пикофарад до тысяч микрофарад (1мФ=10^-6Ф, 1пкФ=10^-12Ф). Магазин емкостей представляет собой набор конденсаторов различных емкостей. Используются как постоянные, так и переменные, или подстроечные конденсаторы. Обозначение на схемах постоянных и переменных конденсаторов показано на рисунке 1.5.

Конденсаторы применяются в колебательных контурах для создания сдвига фаз, как фильтр постоянной составляющей переменного тока и токов низкой частоты.

И ндуктивность конструктивно выполняется в виде катушек из изолированной проволоки, намотанной на каркас. В каркас часто вставляется ферромагнитный сердечник, позволяющий значительно увеличить индуктивность катушки. Катушки индуктивности обозначаются на схемах как показано на рисунке 1.6 (б-с ферромагнитным сердечником).

Источники электрической энергии необходимы для поддержания тока в цепи. В источниках электрической энергии (ЭДС) происходит преобразование различных видов энергии (химической, механической и др.) в электрическую энергию. Величина ЭДС источника равна напряжению на зажимах источника при разомкнутой цепи.

Источниками постоянной ЭДС могут служить химические аккумуляторы, гальванические элементы, механические элементы. В лабораторной практике часто постоянный ток получают путем выпрямления переменного городского тока.

Н а схемах элементы и батареи элементов обозначают следующим образом (рис.1.7):

Источниками переменного тока являются различного рода генераторы. В лабораторной практике применяются трансформаторы. В трансформаторах преобразование переменного напряжения (повышение или понижение) происходит в результате индуктивной связи. На рисунке 1.8 даны условные обозначения повышающего и понижающего трансформатора.

Для контроля или исследования различных электрических цепей приходится измерять силу тока, напряжение, мощность и другие величины. Для этих целей используются электроизмерительные приборы.

Все электроизмерительные приборы классифицируются по следующим основным признакам:

а) по роду измеряемой величины: амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры и другие;

б) по роду измеряемого тока: приборы для измерения в цепях постоянного, переменного тока;

в) по принципу действия: магнитоэлектрические, электромагнитные электродинамические, тепловые и другие;

г ) по классу точности: 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; 4.0.