Что относится к внутренней части электрической цепи
Электрическая цепь и ее элементы
В электрической цепи должен быть источник движения электрически заряженных частиц, которое и называется электрическим током. Иными словами, электрический ток должен иметь своего возбудителя. Такой возбудитель тока, именуемый источником (генератором), является составным элементом электрической цепи.
Электрический ток может вызывать различные по характеру эффекты — так, он заставляет светиться лампочки накаливания, приводит в действие нагревательные приборы и электродвигатели. Все эти приборы и устройства принято называть приемниками электрического тока. Так как через них протекает ток, т. е. они включены в электрическую цепь, то приемники также являются элементами цепи.
Протекание тока требует, чтобы между источником и приемником существовала связь, которая и реализуется при помощи электрических проводов, представляющих со бой третий важный составной элемент электрической цепи.
Электрическая цепь делится на внутреннюю и внешнюю части. К внутренней части электрической цепи относится сам источник электрической энергии. Во внешнюю часть цепи входят соединительные провода, потребители, рубильники, выключатели, электроизмерительные приборы, т. е. все то, что присоединено к зажимам источника электрической энергии.
Электрический ток может протекать только по замкнутой электрической цепи. Разрыв цепи в любом месте вызывает прекращение электрического тока.
Под электрическими цепями постоянного тока в электротехнике подразумевают цепи, в которых ток не меняет своего направления, т. е. полярность источников ЭДС в которых постоянна.
Под электрическими цепями переменного тока имеют ввиду цепи, в которых протекает ток, который изменяется во времени (смотрите, переменный ток).
Электроприемниками постоянного тока являются электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, нагревательные и осветительные приборы, электролизные установки и др.
В качестве вспомогательного оборудования в электрическую цепь входят аппараты для включения и отключения (например, рубильники), приборы для измерения электрических величин (например, амперметры и вольтметры), аппараты защиты (например, плавкие предохранители).
Элементы электрической цепи делятся на активные и пассивные. К активным элементам электрической цепи относятся те, в которых индуцируется ЭДС (источники ЭДС, электродвигатели, аккумуляторы в процессе зарядки и т. п.). К пассивным элементам относятся электроприемники и соединительные провода.
Для условного изображения электрических цепей служат электрические схемы. На этих схемах источники, приемники, провода и все другие приборы и элементы электрической цепи обозначаются при помощи выполненных определенным образом условных знаков (графических обозначений).
Согласно ГОСТ 18311-80:
По топологическим особенностям электрические цепи подразделяют:
на простые (одноконтурные), двухузловые и сложные (многоконтурные, многоузловые, планарные (плоскостные) и объемные);
двухполюсные, имеющие два внешних вывода (двухполюсники и многополюсные, содержащие более двух внешних выводов (четырехполюсники, многополюсники).
Устройства, передающие энергию от источников к приемникам, являются четырехполюсниками, так как они должны обладать, по меньшей мере, четырьмя зажимами для передачи энергии от генератора к нагрузке. Простейшим устройством передачи энергии являются провода.
Активный и пассивный двухполюсники в электрической цепи
Обобщенная эквивалентная схема электрической цепи
Электрическая цепь, электрическое сопротивление хотя бы одного из участков которой зависит от значений или от направлений токов и напряжений в этом участке цепи, называется нелинейной электрической цепью. Такая цепь содержит хотя бы один нелинейный элемент.
При описании свойств электрических цепей устанавливается связь между величинами электродвижущей силы (ЭДС), напряжений и токов в цепи с величинами сопротивлений, индуктивностей, емкостей и способом построения цепи.
При анализе электрических схем пользуются следующими топологическими параметрами схем:
Старый учебный диафильм. Одна из 7 частей старого учебного диафильма «Электротехника с основами электроники», выпущенного в 1973 году фабрикой учебно-наглядных пособий:
Внутренняя и внешняя электрическая цепь
Вы будете перенаправлены на Автор24
Электрической цепью в физике считается определенный комплекс разного рода элементов, соединенных между собой проводниками, основным назначением которого является протекание тока.
Ассортимент элементов электрической цепи достаточно широк. Так, они бывают:
Элементы электрической цепи
Каждая электрическая цепь будет включать в себя разноплановые объекты и устройства, формирующие специальные пути для прохождения электротока. С целью детального описания электромагнитных процессов, осуществляемых в каждом из них, на практике применяют такие понятия, как:
Согласно условному распределению, все элементы электрической цепи подразделяются на три составные части. Первую представляют источники питания, вырабатывающие электроэнергию. Вторая характеризуется элементами, преобразующими электричество в иные виды энергии, больше известные в виде приемников. Третья часть составляют передающие устройства – провода и прочие установки, отвечающие за обеспечение соответствующего качества и уровня напряжения.
Внутренние и внешние части электрической цепи
Составными простейшей электрической цепи являются: источник, один или несколько приемников электроэнергии с последовательным соединением и соединительные провода.
Источник питания контролирует образование внутренней части цепи, а потребитель, в то же время, формирует ее внешнюю часть (в совокупности с измерительными приборами, коммутирующими аппаратами и соединительными проводами).
Внешний участок (иными словами, внешняя цепь) будет состоять из одного или нескольких приемников электроэнергии, а также из соединительных проводов и разных вспомогательных устройств, включенных в такую цепь. Наряду с тем, внутренний участок (называется также внутренняя цепь) — это и есть сам источник.
Готовые работы на аналогичную тему
При составлении расчетных схем элементы электроцепи, обладающие некоторым сопротивлением, (электролампы, например, или электронагревательные приборы) изображаются схематически в формате сосредоточенных в определенном месте схемы резисторов с сопротивлением. То же касается и элементов с индуктивностью (обмотки генераторов, трансформаторов и электродвигателей) и емкостью (трансформаторы).
Вспомогательным элементам электроцепей в виде включающих и выключающих аппаратов, защитных устройств, некоторых электроизмерительных приборов часто свойственно малое сопротивление, при этом они практически не оказывают воздействия на значения напряжений и токов. По этой причине они во внимание не принимаются и не указываются на схемах.
В момент образования замкнутого контура во внутренней и внешней части цепи, в ней фиксируют возникновение электрического тока. Силу тока, таким образом, определяет количество электричества (заряда), проходящего за единицу времени через поперечное сечение проводника:
Прохождение в цепи электрического тока взаимосвязано с процессами преобразования энергии в каждом ее элементе, которые происходят в непрерывном режиме. В рамках процесса преобразования иных видов энергии в электрическую мы наблюдаем возбуждение в источнике питания электродвижущей силы (ЭДС).
Обратная сопротивлению величина называется проводимостью:
Напряжение, электродвижущая сила, ток и сопротивление связывает в простейшей цепи закон Ома, который выражается формулой:
Основные законы для электрических цепей
При анализе цепей сложного и простого типа широко применимы законы Кирхгофа, Ома, Джоуля Ленца, Фарадея, Ампера. Законы Ома существуют в двух вариациях: для участка цепи и полной цепи. Ток в участке цепи будет прямо пропорциональным напряжению на таком участке и обратно пропорциональным сопротивлению на нем, то есть:
При произведении тока участка цепи на величину сопротивления возникает падение на данном участке. Ток в электроцепи будет прямо пропорционален ЭДС источника и обратно пропорциональным сумме сопротивлений, состоящим из внутреннего и внешнего типа сопротивления источника питания. Таким образом:
Закон Джоуля-Ленца позволяет определять количество тепловой энергии, которое будет выделяться на сопротивление при протекании по нему электрического тока. Согласно формуле, это записывается так:
Под эквивалентными преобразованиями понимается замена участков электрической цепи, содержащая последовательно и параллельно соединенные несколько элементов посредством одного элемента. При этом следствием такой замены становится неизменность общего тока и напряжения цепи.
В качестве основной особенности последовательного соединения выступает наличие общего тока, равного по значению для всех элементов (включая также и последовательные). Это, в свою очередь, способствует прямой пропорциональности напряжения сопротивлению участка цепи на каждом из включенных последовательно элементов.
Внутренняя и внешняя электрическая цепь
Элементы электрических цепей классифицируют по различным признакам. К примеру, есть пассивные и активные элементы, линейные и нелинейные и так далее.
Элементы электрических цепей
В каждой электроцепи есть набор определенных устройств и приборов, которые формируют путь для течения электрического тока. Для характеристики их работы существует ряд основных параметров:
Внешние и внутренние составляющие цепи
Самая простая электроцепь состоит из источника и приемника, последовательно соединенных проводниками.
Источник является внутренней составляющей цепи, а приемник в комплексе со всеми приборами измерения, коммутационными устройствами и проводами, их соединяющими, является внешней составляющей электроцепи.
Не нашли что искали?
Просто напиши и мы поможем
Дополнительные элементы электроцепей, такие как переключатели, выключатели, приборы измерения, обладают очень низким сопротивлением и не влияют на величину тока и напряжения, поэтому их обычно не берут во внимание и не наносят на электросхемы.
При замыкании внешней и внутренней составляющих в замкнутый контур, по нему начинает течь электрический ток, величина которого определяется количеством заряда, протекающего в единицу времени через поперечное сечение проводника. Для постоянного тока его значение определяют по такой формуле:
Для переменного тока его величина определяется так:
Протекание электрического тока в цепи связано с непрерывными преобразовательными процессами в ее элементах. Например, при преобразовании других видов энергии в электрическую в источнике питания возникает ЭДС, благодаря которой при замыкании цепи, в которую включен источник, по ней течет ток.
Так же, как и источник питания, внешняя цепь обладает определенным сопротивлением протеканию электротока. Физическая природа сопротивления заключается в тепловом движении молекул и атомов. То есть, размер сопротивления будет определяться материалом, размерами и формой проводника:
где \(ρ\) – удельное сопротивление проводника;
\(l \) – длина проводника;
\(S\) – поперечное сечение проводника.
Величину, обратную сопротивлению, называют проводимостью:
Основные параметры простой электрической цепи связаны выражением закона Ома:
Сложно разобраться самому?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Основополагающие законы для электрических цепей
Для расчета и анализа работы электроцепей применяют законы Ома, Кирхгофа, Джоуля-Ленца, Фарадея, Ампера.
Что касается закона Ома, существует два его варианта – для полной цепи и для ее участка. Сила тока участка цепи прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению:
Для полной цепи сила тока прямо пропорциональна ЭДС источника питания и обратно пропорциональна суммарному сопротивлению цепи:
Для определения количества тепловой энергии, выделяемого при протекании тока через сопротивление, применяют закон Джоуля-Ленца:
Закон электромагнитной индукции Фарадея позволяет установить взаимосвязь между:
Согласно закону Фарадея электродвижущая сила, индуцируемая изменением магнитного потока, что проходит через поверхность, прямо пропорциональна скорости изменения потока:
где \(Ф\) – магнитный поток;
Эквивалентное преобразование цепи – это процесс замещения участков цепи с параллельным или последовательным соединением элементов одним элементом с соответствующим сопротивлением, при котором сила тока и напряжения не меняются. Данный прием используют для упрощения расчетов электроцепей.
Основной особенностью последовательного подключения элементов является общий ток для всех элементов, но напряжение на каждом из них будет падать в соответствии с сопротивлением. При параллельном подключении равным для всех элементов будет напряжение, а ток будет распределяться в соответствии с сопротивлением.
Внутренняя и внешняя электрическая цепь
Физика определяет электрическую цепь как совокупность разнородных элементов, связывающихся посредством проводников, и предназначенную для протекания тока.
Элементный состав электроцепей достаточно обширен. Можно выделить следующие их типы:
Основные элементы электроцепи
Любая электрическая цепь состоит из разнородных взаимодействующих объектов и технических устройств, создающих специализированный маршрут для протекания по нему электрического тока. Для понимания и объяснения данных процессов физики используют следующие понятия:
Ток – движущийся в определенном направлении поток заряженных частиц.
Все составные части электрической цепи условно подразделяются на 3 группы:
Внешние и внутренние составляющие
Даже самая простая цепь включает в себя: источник энергии, один или множество последовательно соединенных «приемников» электричества, а также необходимые для взаимодействия провода.
Внутренняя часть формируется за счет источника энергии, а потребитель, использующий ее, образует ее внешнюю часть (в эту систему также входят все измерительные устройства, коммутаторы и проводка).
При разработке расчетных схем важно учесть элементы цепи, имеющие собственное сопротивление (электронагревательные устройства, электролампы и проч.). На бумагах, описывающих будущую электроцепь, они указываются как резисторы с сопротивлением. Это же относится и к объектам, обладающим индуктивностью (обмотка электрических двигателей, генераторов), а также емкостью (трансформаторы).
На схеме их нужно искать в местах скопления индуктивных катушек и конденсаторов. При планировании и предварительных расчетах цепи часто указывают идеальные источники энергии, имеющие нулевое внутреннее сопротивление: Ro=0. Однако реальные источники всегда обладают уровнем сопротивления больше, чем 0. И хотя на схеме он обозначается как «нулевой» резистор (Ro), впоследствии сопротивление реального источника учитывается при построении цепи в натуре.
Вспомогательные элементы цепи (защитные приборы, включающие/выключающие устройства, измерительные аппараты) имеют малое сопротивление, почти никогда не влияющее на уровень напряжения. Соответственно, их можно не учитывать и не обозначать на схемах.
Как только контур внутренней и внешней частей электроцепи замыкается, в ней появляется ток. Сила тока зависит от того, какое количества энергии пропускает – за определенный временной промежуток – сечение «проводника». Формула расчета для переменного и постоянного тока отличается:
Функционирование тока внутри сети тесно связано с преобразовательными процессами, непрерывно происходящими в ее элементах. Возникновение электричества из другой энергии сопровождается появлением возбуждения в устройстве питания электродвижущей силы (ЭДС).
Внешний участок цепи, как и источник питания, имеет определенный параметр сопротивления, препятствующий пропуску электротока. Величина сопротивления зависит от размера и формы «проводника», а также материала, из которого сделан:
Еще одна величина – проводимость – обратная сопротивлению:
Закон Ома описывает взаимодействие ЭДС, напряжения, сопротивления и тока:
Базовые законы электроцепей
При исследовании как сложных, так и простых цепей обычно используются закон Ома, Джоуля-Ленца, Ампера, Фарадея и Кирхгофа. В зависимости от того, анализируется ли участок или же вся цепь, применяются разные варианты закона Ома. Например, на отдельном участке электроцепи ток находится в отношениях обратной пропорции к сопротивлению на данном отрезке и прямой пропорции – к напряжению:
Произведение тока на уровень сопротивления (на конкретном отрезке цепи) приводит к его падению. Ток в цепи пропорционален ЭДС источника энергии и обратно пропорционален сумме величин сопротивлений (внешнего и внутреннего типов) источника питания. То есть:
Закон, выведенный Джоулем-Ленцем, служит для подсчета суммарной тепловой энергии, приходящейся на сопротивления из-за прохождения по нему тока. Формула его такова:
Закон Фарадея (электромагнитной индукции) учитывает в электроцепях отношения:
Между колебаниями магнитного потока, взаимодействующего с поверхностью, ограниченной контуром цепи, и индуктированием ЭДС.
Индуктированием ЭДС проводника (при проникновении магнитного поля)
Согласно данному закону, индуцируемая в цепи (ЭДС в связи колебаниями магнитного потока, идущего через ограниченную контуром поверхность), равна скорости с которой, он изменяется, но с отрицательным знаком. Формула рассчитывается так:
Процесс замены отрезков электроцепи, где один элемент посредством параллельного и последовательного соединения взаимодействует с несколькими другими элементами, носит наименование эквивалентных преобразований. При таком изменении напряжение всей цепи и ток сохраняют свои прежние значения.
Последовательное соединение характеризуется одной важной особенностью: значение тока в таких частях цепи равно для всех ее составляющих элементов (и последовательных тоже). Данный факт позволяет сделать вывод, что напряжение прямо пропорционально уровню сопротивления на данном участке для каждого из последовательно подключенных элементов.
Онлайн журнал электрика
Статьи по электроремонту и электромонтажу
Электрическая цепь и ее элементы
Электрическая цепь — совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электрические процессы в которых могут быть описаны при помощи законов об электродвижущей силе, токе и напряжении.
Простая электрическая установка состоит из источника (гальванического элемента, аккумулятора, генератора и т. п.), потребителей либо приемников электрической энергии (ламп накаливания, электронагревательных устройств, электродвигателей и т. п.) и соединительных проводов, соединяющих зажимы источника напряжения с зажимами потребителя. Т.е. электрическая цепь — совокупность соединенных между собой источников электрической энергии, приемников и соединяющих их проводов (линия передачи).
Электрическая цепь делится на внутреннюю и внешнюю части. К внутренней части электрической цепи относится сам источник электрической энергии. Во внешнюю часть цепи входят соединительные провода, потребители, рубильники, выключатели, электроизмерительные приборы, т. е. все то, что присоединено к зажимам источника электрической энергии.
Электрический ток может протекать только по замкнутой электрической цепи. Разрыв цепи в любом месте вызывает прекращение электрического тока.
Под электрическими цепями постоянного тока в электротехнике предполагают цепи, в которых ток не меняет собственного направления, т. е. полярность источников ЭДС в которых постоянна.
Под электрическими цепями переменного тока имеют ввиду цепи, в каких протекает ток, который меняется во времени (смотрите, переменный ток).
Источники питания цепи — это гальванические элементы, электронные батареи, электромеханические генераторы, термоэлектрические генераторы, фотоэлементы и др. В современной технике в качестве источников энергии используют преимущественно электрические генераторы. Все источники питания имеют внутреннее сопротивление значение которого невелико по сопоставлению с сопротивлением других частей электрической цепи.
Электроприемниками постоянного тока являются электродвигатели, модифицирующие электрическую энергию в механическую, нагревательные и осветительные приборы, электролизные установки и др.
В качестве вспомогательного оборудования в электрическую цепь входят аппараты для включения и отключения (к примеру, рубильники), приборы для измерения электрических величин (к примеру, амперметры и вольтметры), аппараты защиты (к примеру, плавкие предохранители).
Все электроприемники характеризуются электрическими параметрами, среди которых главные — напряжение и мощность. Для обычной работы электроприемника на его зажимах нужно поддерживать номинальное напряжение.
Элементы электрической цепи делятся на активные и пассивные. К активным элементам электрической цепи относятся те, в которых индуцируется ЭДС (источники ЭДС, электродвигатели, батареи в процессе зарядки и т. п.). К пассивным элементам относятся электроприемники и соединительные провода.
Элементы электрической цепи, владеющие электронным сопротивлением и именуемые резисторами, характеризуются так называемой вольт-амперной характеристикой — зависимостью напряжения на зажимах элемента от тока в нем либо зависимостью тока в элементе от напряжения на его зажимах.
Если сопротивление элемента постоянно при любом значении тока в нем и любом значении приложенного к нему напряжения, то вольт-амперная характеристика его — ровная линия и таковой элемент именуется линейным элементом.
В общем случае сопротивление зависит как от тока, так и от напряжения. Одна из обстоятельств этого состоит в изменении сопротивления проводника при протекании по нему тока из-за его нагрева. При повышении температуры сопротивление проводника возрастает. Но потому что в почти всех случаях эта зависимость малозначительна, элемент считают линейным.
Электрическая цепь, электронное сопротивление участков которой не находится в зависимости от значений и направлений токов и напряжений в цепи, именуется линейной электронной цепью. Такая цепь состоит только из линейных частей, а ее состояние описывается линейными алгебраическими уравнениями.
Если сопротивление элемента цепи значительно находится в зависимости от тока либо напряжения, то вольт-амперная характеристика носит нелинейный тип, а таковой элемент именуется нелинейным элементом.
Электрическая цепь, электронное сопротивление хотя бы 1-го из участков которой находится в зависимости от значений либо от направлений токов и напряжений в этом участке цепи, именуется нелинейной электрической цепью. Такая цепь содержит хотя бы один нелинейный элемент.