Оооо. 20.02.22 Тема 1.2 Основные понятия. Законы цепей постоянного ток. Законы цепей постоянного тока

• Название: Законы цепей постоянного тока
• Дата: 28.02.2022
• Размер: 81.55 Kb.
• Имя файла: 20.02.22 Тема 1.2 Основные понятия. Законы цепей постоянного ток.docx
• Тип: Закон; #376929

Тема 1.2. Электрические цепи постоянного тока

1. 
   Основные понятия.
   
2. 
   Законы цепей постоянного тока
   

Электрическая цепь – совокупность устройств и объектов, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью таких понятий, как электродвижущая сила (ЭДС), ток, напряжение, сопротивление.

Элемент электрической цепи – отдельное устройство, входящее в состав электрической цепи и выполняющее в ней определенную функцию.

Основные элементы электрической цепи – источники и приемники электроэнергии.

В источниках электроэнергии различные виды энергии (химическая – в гальванических элементах; механическая – в генераторах; световая; тепловая) преобразуются в электромагнитную или электрическую.

Электрическими приемниками или потребителями постоянного тока являются электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, нагревательные и осветительные приборы, электролизные установки и др. Все электоприемники характеризуются электрическими параметрами, среди которых основные – напряжение и мощность. Для нормальной работы электроприемника на его зажимах необходимо поддерживать номинальное напряжение. По ГОСТ 721-77 напряжение равно 27, 110, 220, 440 В, так же 6, 12, 24, 36 В.


Вспомогательные элементы электрической цепи – резисторы, емкости, индуктивности, выключатели, предохранители, измерительные приборы.
Условные графические обозначения:

источник напряжения или ЭДС	гальванический элемент	выключатель
резистор	емкость	индуктивность
амперметр	вольтметр

Электрические цепи принято изображать в виде различных схем, на которых показываются основные и вспомогательные элементы и их соединения. Различают монтажные, принципиальные схемы и схемы замещения.

На монтажных схемах изображают рисунок (эскиз) элементов цепи и соединения проводов, на принципиальных - условное графическое изображение элементов и схему их соединения. Схема замещения – расчетная модель электрической цепи. На ней реальные элементы заменяются идеальными и исключаются все элементы, не влияющие на результаты расчета.

Классификация электрических цепей

1. 
   По виду тока (рис. 1):
   

а) цепи постоянного тока – электрический ток не изменяется во времени;

б) цепи переменного тока:

• 
  цепи синусоидального тока;
  
• 
  цепи несинусоидального тока.
  

а) постоянный ток	б) переменный синусоидальный ток
в) переменный несинусоидальный ток

Рис. 1

2. 
   По характеру параметров элементов:
   

а) линейные цепи – цепи, у которых сопротивления не зависят от значений и направлений токов;

б) нелинейные.

3. 
   В зависимости от наличия или отсутствия источника электроэнергии:
   

а) активные – содержащие источники электроэнергии;

б) пассивные.

Топологические понятия электрических цепей рассмотрим на примере схемы рис. 2.

Ветвь электрической цепи – участок, элементы которого соединены друг за другом, т.е. последовательно. Ток в элементах один и тот же (adc, aeb).

Узел электрической цепи – место соединения ветвей (a,b,c).

Контур – любой замкнутый путь вдоль ветвей электрической цепи (cbadc, dabcd).



Рис. 2

Электрические цепи постоянного тока - цепи, в которых протекает электрический ток, не изменяющийся во времени ни по величине, ни по направлению. В электрических цепях действуют следующие основные законы: закон Ома и I и II законы Кирхгофа

1. 
   Закон Ома.
   

а) Закон Ома для участка цепи без источника. Сила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка (рис. 3): 



Рис. 3

б) Обобщенный закон Ома (для участка цепи с ЭДС) (рис. 4):

а)	б)
Рис. 4

Если направление тока в ветви совпадает с направлением ЭДС источника (рис. 4а), то

      .

Если направление тока в ветви не совпадает с направлением ЭДС источника (рис. 4б), то  .

2. 
   Законы Кирхгофа (рис. 5).
   

а ) I закон Кирхгофа: алгебраическая сумма токов в узле электрической цепи равна нулю, при этом токи, одинаково направленные относительно узла, записываются с одинаковым знаком.

Для узла а:  .

б) II закон Кирхгофа: алгебраическая сумма падений напряжений любого контура равна алгебраической сумме ЭДС этого контура.

Правило знаков: падения напряжения записываются со знаком «+», если направления тока совпадает с направлением обхода контура; ЭДС записываются со знаком «+», если направления ЭДС и обхода контура совпадают.

Рассмотрим схему электрической цепи, приведенную на рис. 5. Направление обхода контура abca выберем по часовой стрелке. Тогда уравнение II закона Кирхгофа будет иметь следующий вид:

.

3. 
   Баланс мощности.
   

Мощность характеризует интенсивность преобразования энергии одного вида в другой за единицу времени.

Для цепи постоянного тока мощность источника:   а приемника -  , ( =Вт). На основании закона сохранения энергии мощность, развиваемая источниками электроэнергии, должна быть равна сумме мощностей всех приемников и потерь в источниках из-за внутренних сопротивлений. При этом: если направление ЭДС и тока совпадают, то EI в сумме записываются со знаком «+». Для схемы рис. 5 при выбранных направлениях токов:

.
ВСР № 3: Презентация: "Расчет электрических цепей при последовательном, параллельном и смешанном соединении потребителей"