Э ЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ Автор: Преподаватель Головков А.Н. Еловский филиал ГБОУ СПО "Осинский профессионально-педагогический колледж" Презентация по дисциплине Электротехника По профессии Автомеханик

Основные понятия об электрических цепях Электрической цепью называется совокупность соединенных проводами устройств и объектов, образующих путь для электрического тока.

Основные понятия об электрических цепях Схема электрической цепи это графическое изображение цепи с помощью условных обозначений её элементов и их соединений. Под цепями постоянного тока в современной технике подразумеваются цепи, в которых ток не меняет своего направления, т.е. полярность источника ЭДС постоянна.

Элементы электрических цепей Первая группа элементы, предназначенные для генерирования (выработки) электроэнергии (источники питания или источники ЭДС). Вторая группа элементы, преобразующие электроэнергию в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую, химическую и т.д.). Эти элементы называются приёмниками электрической энергии, или электроприёмниками. Третья группа это элементы для передачи электроэнергии от источника питания к электроприёмнику (провода, устройства, обеспечивающие уровень и качество напряжения и др.).

Элементы электрических цепей Источники питания цепи постоянного тока это гальванические элементы, электрические генераторы, термоэлектрические генераторы, фотоэлементы и др. Все источники питания имеют внутреннее сопротивление R вн, значение которого невелико по сравнению с сопротивлением других элементов электрической цепи.

Элементы электрических цепей Электроприёмниками постоянного тока являются электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, нагревательные и осветительные приборы, электролизные установки. Все электроприёмники характеризуются электрическими параметрами, среди которых основными являются напряжение и мощность. Для нормальной работы электроприёмника на его зажимах необходимо поддерживать номинальное напряжение U ном.

Графическое изображение электрических цепей Простейшая схема электрической цепи, состоящая из источника ЭДС Е и резистора с сопротивлением R.

Графическое изображение электрических цепей Участок электрической цепи, вдоль которого протекает один и тот же ток, называется ветвью. Место соединения ветвей электрической цепи называется узлом. На электрических схемах узел обозначается точкой.

Графическое изображение электрических цепей Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется контуром электрической цепи. Простейшая электрическая цепь имеет одноконтурную схему. Сложные электрические цепи имеют несколько контуров.

Электрический ток Для поддержания в проводнике электрического поля к нему нужно подключить источник электрической энергии. Под действием сил поля электрически заряженные частицы проводника приобретают упорядоченное движение вдоль линий напряженности поля.

Электрический ток Направленное движение свободных заряженных частиц в проводнике под действием электрического поля называется электрическим током проводимости. Условно принято считать, что электрический ток направлен в сторону движения положительно заряженных частиц, т.е. противоположно движению электронов или отрицательных ионов.

Электрический ток Интенсивность электрического тока оценивается физической величиной, называемой силой электрического тока (или током). Сила тока в каком-либо проводнике равна заряду, проходящему за единицу времени через поперечное сечение проводника. Если Q заряд, прошедший через сечение проводника за время t, то сила постоянного тока: I = Q/t

Электрический ток В системе измерений СИ заряд выражается в кулонах (Кл), время в секундах (с), сила тока в амперах (А). миллиампер (1 мА = А) микроампер (1 мкА = А) килоампер (1 кА = 10 3 А).

Электрический ток В практике встречаются токи от долей микроампер до десятков килоампер. Ток наиболее распространенных ламп накаливания 0,2 - 1,0 А, электрической плитки А, электродвигателей средней мощности А.

Электрическое сопротивление В электрической цепи с источником энергии, если они замкнута, возникает направленное движение свободных электронов(электрический ток). Проводник оказывает противодействие электрическому току, которое характеризует электрическое сопротивление проводника.

Электрическое сопротивление В СИ за единицу электрического сопротивления принят Ом. килоом (1 к Ом = 10 3 Ом) мегаом (1 МОм =10 6 Ом).

Электрическое сопротивление Сопротивление R проводника при температуре 20 °С определяют по формуле: R = ρ*l/S где ρ удельное сопротивление материала, Ом мм 2 /м; l длина проводника, м; S площадь поперечного сечения, мм 2.

Электрическое сопротивление Электрическое сопротивление зависит от материала, длины, поперечного сечения и температуры проводника. Электрическим сопротивлением обладают соединительные провода, приёмники и источники электрической энергии.

Электрическое сопротивление При расчёте электрических цепей иногда удобнее пользоваться не сопротивлением, а величиной, обратной сопротивлению, т.е. электрической проводимостью: g = 1/R Единицей электрической проводимости является сименс (См).

Электрическое сопротивление В электрических цепях широко применяются резисторы устройства, имеющие сопротивления и включаемые в электрическую цепь для ограничения или регулирования тока. Резисторы бывают регулируемые, нерегулируемые, проволочные и непроволочные.

Электродвижущая сила и напряжение Рассмотрим простейшую электрическую цепь с источником электрической энергии Е и потребителем R. Предположим, что в источнике преобразуется какой-либо вид энергии в электрическую. Это происходит за счёт так называемых сторонних (не электрических) сил, которые производят внутри источника разделение зарядов

Электродвижущая сила и напряжение Электродвижущая сила численно равна работе, которую совершают сторонние силы при перемещении положительного единичного заряда внутри источника или сам источник, проводя положительный единичный заряд по замкнутой цепи. Единицей ЭДС является вольт (В).

Электродвижущая сила и напряжение Величина, численно равная работе, которую совершает источник, проводя положительный единичный заряд по данному участку цепи, называется напряжением U. Так как цепь состоит из внутреннего и внешнего участков, разграничивают понятия напряжений на внешнем U и внутреннем U 0 участках. Из определений очевидно, что ЭДС источника равна сумме напряжений на внутреннем и внешнем участках цепи: Е = U + U 0

Закон Ома для электрической цепи Е электродвижущая сила источника энергии; R вн внутреннее сопротивление источника; R внешнее сопротивление цепи, т.е. сопротивление приёмника энергии; I сила тока в цепи. По всем участкам неразветвлённой цепи проходит одинаковый ток. Все перечисленные величины связаны друг с другом. Неразветвлённая электрическая цепь:

Закон Ома для электрической цепи Эта связь впервые была установлена в 1827 г. немецким физиком Г. С. Омом и называется законом Ома, который формулируется следующим образом: Сила тока I в цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе Е источника электрической энергии и обратно пропорциональна полному сопротивлению R полн цепи, т.е. I = E / R полн

Закон Ома для электрической цепи Полное сопротивление цепи равно сумме обычно малого внутреннего сопротивления R вн источника электроэнергии и относительно большого сопротивления внешней цепи R: R полн = R вн + R

Закон Ома для электрической цепи Определим ЭДС источника: Е = I R полн = I (R вн + R) = I R вн + I R = U вн + U, где U вн внутреннее падение напряжения; U внешнее напряжение на зажимах генератора.

Закон Ома для электрической цепи Ток на участке цепи можно определить следующим образом: I = U вн / R вн ; I = U / R Формула выражает закон Ома для участка цепи: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна падению напряжения на этом участке и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Закон Ома для электрической цепи Таким образом, в простой неразветвлённой цепи ток I можно определить по закону Ома для всей цепи для любого её участка. Из формулы находим сопротивления участков цепи: R вн = U вн / I ; R = U / I.

Источники: 1. ОМС-модули ЗАО «Инфостудия ЭКОН», сайт ФЦИОР Физика в школе. Электронные уроки и тесты. ЗАО «ПРОСВЕЩЕНИЕ-МЕДИА», ЗАО «НОВЫЙ ДИСК» 3. Сиднеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники: Учебное пособие для профессиональных училищ и колледжей. Ростов на Дону: Феникс, 2002.