Электрическая ёмкость. Плоский конденсатор.

СОЕДИНЕНИЕ КОНДЕНСАТОРОВ. ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ.

Тема 1.2. Электрические цепи постоянного тока.

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ И ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

Простейшая электрическая установка состоит из источника электрической энергии (гальванического элемента, аккумулятора, генератора и т. п.), потребителей или приемников электрической энергии (ламп накаливания, электронагревательных приборов, электродвигателей и т. п.) и соединительных проводов, соединяю­щих источник электрической энергии с потребителем.

Источник электрической энергии дает электрическую энергию, потребитель эту энергию преобразует в другие виды энергии: свет, тепло, движение и т. д.

Совокупность соединенных между собой источников элек­трической энергии, приемников и соединяющих их проводов (линия передачи) на­зывается электриче­ской цепью.

Последняя делится на внутреннюю и внешнюю части.

К внутренней части 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.

 

Электрическая схема - это графическое изображение электрической цепи, включающее в себя условные обозначения устройств и показывающее соединение этих устройств.

 

 

ЗАКОН ОМА

а) для участка цепи:

Как показывают опыты, ток на участке цепи прямо пропорцио­нален напряжению на этом участке и обратно пропорционален сопротивлению того же участка. Эта зависимость известна под наз­ванием закона Ома.

Если обозначим: I— ток в амперах, U — напряжение в воль­тах, R — сопротивление в омах, то закон Ома можно представить формулой:

I= U/ R

т. е. ток на данном участке цепи равен напряжению на этом участке, деленному на сопротивление того же участка.

На рис. приведена электрическая цепь, состоящая из источ­ника электрической энергии, потребителя, имеющего сопротивле­ние R   и длинных соединительных проводов, которые имеют сопро­тивление R_л, (сопротивление линии).

 

 

При работе схемы, т. е. при прохождении по цепи электрического тока, показание вольтметра, включенного в начале линии U ₁будет больше показания вольт­метраU₂ включенного в конце линии

Такое уменьшение напряже­ния вдоль цепи по мере удале­ния от источника вызвано поте­рей напряжения в проводах ∆U   

 

∆U = U ₁ - U ₂

Потеря напряжения в линии происходит потому, что часть напряжения будет теряться в

проводах линии. При этом потеря напряжения будет тем больше, чем больше ток линии и чем больше сопротивление проводов. Потеря напряжения равна току, протекающему по проводам ли­нии, умноженному на сопротивление проводов:

 

∆U=IR_пр

 

б) для всей цепи

 

При рассмотрении электрической цепи мы до сих пор не прини­мали в расчет того, что путь тока проходит не только по внешней части цепи, но также и по внутренней части цепи, т. е. внутри са­мого элемента, аккумулятора или другого источника энергии.

Электрический ток, проходя по внутренней части цепи, преодо­левает ее внутреннее сопротивление и потому внутри источника также происходит падение напряжения.

 

Следовательно, электродвижущая сила (ЭДС) источника электрической энергии идет на покрытие внутренних и внешних потерь напряжения в цепи.

Если Е — электродвижущая сила в вольтах, I— ток в ампе­рах, R — сопротивление внешней цепи в омах, R₀ — сопротивление внутренней части цепи в Oмах,

 

I = E / R + R_o

 

Это есть формула закона Ома для всей цепи. Т ок в электрической цепи равен электродвижущей силе, деленной на сопротивление всей цепи (сумму внутреннего и внешнего сопротивлений).

При размыкании электрической цепи ток по ней проходить не будет. Ток не будет проходить также и внутри источника ЭДС, а следовательно, не будет и внутренней потери напряжения. Поэ­тому вольтметр при разомкнутой цепи покажет э. д. с. источника электрической энергии.

 

Таким образом, вольтметр, включенный на зажимы источника э. д. с., показывает:

при замкнутой электрической цепи — напряжение сети;

при разомкнутой электрической цепи — э. д. с. источника элект­рической энергии.