В электротехнических устройствах одновременно протекают три энергетических процесса:

1. В активном сопротивлении в соответствии с законом Джоуля – Ленца происходит преобразование электриче­ской энергии в тепло. Мощность активного сопротивления всегда положительна.

Термин «сопротивление» применяется для условного обозначения элемента электрической цепи и для количественной оценки величины R. Сопротивление измеряется в омах (Ом). Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью и измеряется в сименсах (См). Величина R любого приемника, строго говоря, не остается постоянной при протекании по нему тока, так как сопротивление зависит от температуры.

Для практических расчетов в электрических цепях величину R можно принимать постоянной. В этом случае зависимость напряжения на сопротивлении R от силы тока (вольтамперная характеристика) будет называться линей­ной.

2. Индуктивный элемент – это элемент, в котором энергия электрического поля преобразуется в энергию магнитного поля.

3. Накопление энергии происходит в электрическом поле конденсатора.

Для количественного описания электрического тока используются две основные величины: сила тока и плотность тока. Единицей силы тока служит ампер (А). Плотность тока измеряется в амперах на квад­ратный метр (А/м²).

Те или иные соединения элементов называются электрической цепью, а графическое изображение цепи – электрической схемой.

Электрическая схема показывает, как осуществля­ется соединение элементов рассматриваемой цепи. В элек­трической схеме соединения элементов образуют ветви, узлы, контуры.

Участок электрической цепи, по которому прохо­дит ток одного и того же значения и направления, называ­ется ветвью. Замкнутая электрическая цепь, образованная одной или несколькими ветвями, называется контуром, а место соединения трех или более ветвей – узлом. На схеме узел изображается точкой. Графическое изображение цепи называется электрической схемой.

Электрические цепи классифицируются: по роду тока (постоянный и переменный); по характеру элементов (линейные и нелинейные); по схемам соединения (простые и сложные); по изображению (монтажные, принципиаль­ные и замещения).

 

Законы электрических цепей

    1.5.1. Закон Ома: U = IR, I = U / R, R = U / I. Определяет связь между основными электрическими величинами на участках цепи с пассивными элементами.

1.5.2. Первый закон Кирхгофа – закон баланса токов в узле. Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле (рис 1.2), равна 0. Электрический заряд в узле не накапливается.

                                                               1. 1

1.5.3. Второй закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма ЭДС источников питания в любом контуре равна алгебраиче­ской сумме падений напряжения на элементах этого кон­тура, (рис 1.3).

 

1.5.4. Закон Джоуля - Ленца. Энергия, выделяемая на сопро­тивлении R при протекании по нему тока I, пропорцио­нальна произведению квадрата силы тока и величины сопротивления:

  W = I ² R t.                                                                                1. 2