Л1 общие понятия

1. 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Электрической цепью называется совокупность
элементов, обеспечивающих протекание в них
электрического тока с целью дальнейшего распределения и
преобразования в другие виды энергии.
Элементы электрической цепи:
1. источники электрической энергии;
2. приемники электрической энергии;
3. соединительные провода;
4. измерительные приборы.

2.

Графическое изображение электрической цепи,
показывающее последовательность соединения
элементов, называется схемой электрической цепи.
Все электрические цепи состоят из узлов и ветвей.
Узлом называется часть электрической цепи, где
сходится не менее трех ветвей.
Ветвью называется часть электрической цепи,
находящаяся между двумя узлами. Ветви могут быть
активными (содержащими источники) и пассивными (не
содержащими источники).

3. Источники электрической энергии

Реальный источник энергии – источник конечной
мощности, который обладает внутренним сопротивлением,
а напряжение на его зажимах зависит от величины
протекающего по внешней цепи тока.
источник электрической энергии
I
rвн
E
rвн » rнагр
rвн « rнагр
I
I
rвн
E
источник ЭДС
Ik
rвн
источник тока

4.

Реальный источник можно смоделировать с помощью:
1)
Эквивалентного идеального источника ЭДС и
последовательно включенного внутреннего
сопротивления. ЭДС равна напряжению холостого хода
реального источника.
2)
Эквивалентного идеального источника тока и параллельно
включенного внутреннего сопротивления . Ток источника
равен току короткого замыкания реального источника. .
E U хх J k Rвнутр
J k I кз
E
Rвнутр

5.

Идеальный источник энергии – источник бесконечной
мощности, напряжение (ток) на зажимах которого не
зависит от величины протекающего по внешней цепи тока.
идеальный источник ЭДС
идеальный источник тока
E
Ik
E=const
Ik =const
У идеального источника ЭДС
внутреннее сопротивление
равно нулю.
У идеального источника тока
внутреннее сопротивление
равно бесконечности.
rвн 0
rвн

6.

Зависимость тока, протекающего по элементу
электрической цепи, от напряжения на этом элементе
называется вольт - амперной характеристикой (ВАХ).
U, В
ВАХ идеального источника ЭДС
U
I
0
ВАХ идеального
источника тока
U хх
Ik
I, А

7.

Электрическая цепь называется линейной, если она
состоит из элементов, имеющих линейные вольт амперные характеристики (ВАХ).
Нелинейный элемент
Линейный элемент
R – сопротивление (размерность Ом).
g
1
– проводимость (размерность Ом – 1 или См, Сименс).
R

8.

Приемники электрической энергии
Резисторы

9.

Измерительные приборы
Существует 2 типа измерительных приборов:
стрелочные и электронные.
А
- ампертметр
V
- вольтметр
ваттметр
I
W r =0
вн
U
rвн = ∞

10.

2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ
СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕПИ
Последовательным соединением элементов
называется соединение, при котором через все
элементы протекает один и тот же ток.
n
rэкв. rk
k 1
Свертка последовательно соединенных пассивных элементов
I
r1
r2
r3
rn
U1
U2
U3
Un
U
rэкв. r1 r2 r3 ... rn
I
rэкв.
U

11.

Параллельным соединением элементов называется
соединение, при котором на всех элементах имеется
одно и то же напряжение.
Свертка параллельно соединенных пассивных элементов
I
I1
r1
I2
r2
I3
r3
I
U
In
rэкв.
g экв. g k
U
rn
U
1
n
1 1 1
1
... g экв.
rэкв. r1 r2 r3
rn
k 1

12.

Расчет rэкв. в случае двух параллельно - соединенных
пассивных элементов
I1
I
r1.
U
I2
r2.
I
rэкв.
U
U
1 1 r1 r 2
rэкв. r1 r 2
r1 r 2
1
rэкв.
r1 r 2
r1 r 2

13.

Если параллельно соединены n одинаковых сопротивлений, то
эквивалентное сопротивление в n раз меньше сопротивления
любой из ветвей.
I
I1
R
I2
R
I3
R
U
In
R
U
I
Rэкв.
U
R
Rэкв
n

14.

3. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Закон Ома для ветви, не содержащей ЭДС
U ab
I
R1
Ток в ветви, не содержащей ЭДС, равен падению
напряжения в ветви, деленному на сопротивление ветви.

15.

Закон Ома для ветви, содержащей ЭДС
U ae E1 E2
I
R1 R2
Ток в ветви, содержащей ЭДС, равен дроби, знаменатель
которой – это сопротивление ветви. В числителе дроби –
напряжение на концах ветви плюс алгебраическая сумма
ЭДС, заключенных между концами ветви. С плюсом
берутся напряжения и ЭДС, направление которых
совпадает с направлением тока, с минусом –