Електричні ланцюги для чайників: визначення, елементи, позначення

Ця стаття для тих, хто тільки починає вивчати теорію електричних кіл. Як завжди не лізтимемо в нетрі формул, але спробуємо пояснити основні поняття та суть речей, важливі для розуміння. Отже, ласкаво просимо у світ електричних кіл!

Хочете більше корисної інформації та свіжих новин кожен день? Приєднуйтесь до нас у телеграм.

Електричні ланцюги

Електричний ланцюг – це сукупність пристроїв, якими тече електричний струм.

Розглянемо найпростіший електричний ланцюг. Із чого вона складається? У ній є генератор – джерело струму, приймач (наприклад, лампочка чи електродвигун), і навіть система передачі (провода). Щоб ланцюг став саме ланцюгом, а не набором проводів та батарейок, його елементи мають бути з'єднані між собою провідниками. Струм може текти тільки по замкнутому ланцюгу. Дамо ще одне визначення:

Електричний ланцюг – це з'єднані між собою джерело струму, лінії передачі та приймач.

Звичайно, джерело, приймач і дроти – найпростіший варіант для елементарного електричного кола. В реальності в різні ланцюги входить ще безліч елементів та допоміжного обладнання: резистори, конденсатори, рубильники, амперметри, вольтметри, вимикачі, контактні з'єднання, трансформатори та інше.

До речі, про те, що таке трансформатор, читайте у окремому матеріалі нашого блогу.

За якою фундаментальною ознакою можна поділити всі ланцюги електричного струму? З того ж, що й струм! Є ланцюги постійного струму, а є – змінного. У ланцюзі постійного струму не змінює свого напрями, полярність джерела постійна.Змінний струм періодично змінюється у часі як у напрямку, і за величиною.

Нині змінний струм використовується повсюдно. Про те, що для цього зробив Микола Тесла, читайте у нашій статті.

Елементи електричних кіл

Усі елементи електричних кіл можна розділити на активні та пасивні. Активні елементи ланцюга – це елементи, які індукують ЕРС. До них відносяться джерела струму, акумулятори, електродвигуни. Пасивні елементи – з'єднувальні дроти та електроприймачі.

Приймачі та джерела струму, з погляду топології ланцюгів, є двополюсними елементами (двополюсниками). Для їхньої роботи необхідно два полюси, через які вони передають або приймають електричну енергію. Пристрої, якими струм йде від джерела до приймача, є четырехполюсниками. Щоб передати енергію від одного двополюсника до іншого, їм необхідно мінімум 4 контакту, відповідно для прийому та передачі.

Резистори – елементи електричного ланцюга, які мають опір. Взагалі, всі елементи реальних ланцюгів, аж до найменшого з'єднувального дроту, мають опір. Однак у більшості випадків це можна знехтувати і при розрахунку вважати елементи електричного ланцюга ідеальними.

Існують умовні позначення зображення елементів ланцюга на схемах.

До речі, докладніше про силу струму, напругу, опір і закон Ома для елементів електричного кола читайте в окремій статті.

Вольт-амперна характеристика - Фундаментальна характеристика елементів ланцюга. Це залежність напруги на затискачах елемента від струму, що проходить через нього.Якщо вольт-амперна характеристика є прямою лінією, то кажуть, що елемент лінійний. Ланцюг, що складається з лінійних елементів - лінійний електричний ланцюг. Нелінійний електричний ланцюг – такий ланцюг, опір ділянок якого залежить від значень та напряму струмів.

Які є способи з'єднання елементів електричного кола? Якою б складною була схема, елементи в ній з'єднані або послідовно, або паралельно.

При вирішенні завдань та аналізі схем використовують такі поняття:

• Гілка - така ділянка ланцюга, вздовж якого тече один і той самий струм;
• Вузол - З'єднання гілок ланцюга;
• Контур - Послідовність гілок, яка утворює замкнутий шлях. При цьому один із вузлів є як початком, так і кінцем шляху, а інші вузли зустрічаються в контурі лише один раз.

Щоб зрозуміти, що є, поглянемо на малюнок:

До речі! Для наших читачів зараз діє знижка 10% на будь-який вид роботи

Класифікація електричних кіл

За призначенням електричні ланцюги бувають:

• Силові електричні кола;
• Електричні кола управління;
• Електричні ланцюги виміру;

Силові ланцюги призначені для передачі та розподілу електричної енергії. Саме силові ланцюги ведуть струм споживача.

Також ланцюги поділяють за силою струму у них. Наприклад, якщо струм у ланцюзі перевищує 5 ампер, то силовий ланцюг. Коли ви клацаєте чайник, включений до розетки, Ви замикаєте силовий електричний ланцюг.

Електричні ланцюги керування не є силовими та призначені для приведення в дію чи зміни параметрів роботи електричних пристроїв та обладнання. Приклад ланцюга управління – апаратура контролю, управління та сигналізації.

Електричні ланцюги вимірювання призначено для фіксації змін параметрів роботи електричного обладнання.

Розрахунок електричних кіл

Розрахувати ланцюг - значить знайти всі струми в ньому. Існують різні методи розрахунку електричних кіл: закони Кірхгофа, метод контурних струмів, метод вузлових потенціалів та інші. Розглянемо застосування методу контурних струмів з прикладу конкретної ланцюга.

Спочатку виділимо контури та позначимо струм у них. Напрямок струму можна вибирати довільно. У нашому випадку – за годинниковою стрілкою. Потім кожного контуру складемо рівняння по 2 закону Кірхгофа. Рівняння складаються так: Струм контуру множиться на опір контуру, до отриманого виразу додаються твори струму інших контурів та загальних опорів цих контурів. Для нашої схеми:

Отримана система вирішується із підставкою вихідних даних завдання. Струми у гілках вихідного ланцюга знаходимо як алгебраїчну суму контурних струмів

Який би ланцюг Вам не знадобилося розрахувати, наші фахівці завжди допоможуть подолати завдання. Ми знайдемо всі струми за правилом Кірхгофа і розв'яжемо будь-який приклад на перехідні процеси в електричних ланцюгах. Отримуйте задоволення від навчання разом із нами!