Основные элементы электрических цепей

 

Источники электроэнергии

Источник электроэнергии - это преобразователь какого-либо вида
неэлектрической энергии в электрическую.

Источники постоянного тока: генераторы постоянного тока, гальванические
элементы, аккумуляторы.

Источники   переменного   тока:    турбогенераторы,    гидрогенераторы,
дизельгенераторы.

 

Условные графические обозначения источников электроэнергии:

а - источник ЭДС, б - гальванический элемент или аккумулятор, в - батарея гальванических
элементов, г - термоэлемент, д - фотоэлемент, е - электромашинный генератор постоянного тока,
ж - электромашинный генератор переменного тока.

 

Характеристики источников электроэнергии:

 

1. Электродвижущая сила - величина, характеризующая способность источника
вызывать электрический ток, равна отношению работы по перемещению зарядов к
количеству электричества:

                                        Е = A / Q            

2. Мощность источника электроэнергии численно равна произведению ЭДС на
силу тока:

                                                        Р и = E I           

где: Р_и - мощность (Вт)

      Е - ЭДС источника (В)
      I - сила тока (А)

3. Энергия источника электроэнергии численно равна произведению ЭДС, силы
тока и времени:

                                                  W = EIt

где: W - энергия (Дж)
       t - время (с)

 

1 Джоуль равен работе, производимой силой в один ньютон при перемещении точки её
приложения на один метр.

1 Ватт - это мощность, при которой за 1 секунду совершается работа, равная 1 Джоулю (или
мощность, затрачиваемая в проводнике при напряжении 1 В и токе 1 А).

 

Приёмники электроэнергии

Приёмники преобразуют электрическую энергию в другие виды энергии:
электродвигатели - в механическую, электронагреватели - в тепловую, лампы - в
световую, электролитические ванны - в химическую. Электрические кабели,
провода линий электропередачи, обмоточные провода также относятся к
приёмникам электроэнергии.

 

Характеристики приёмников электроэнергии:

 

1. Мощность приёмника - характеризует скорость преобразования электроэнергии в
другие виды энергии:

                                   

где: Р_п - мощность электроприёмника (Вт)

   U - напряжение (В)

    I - сила тока (А)

    R - сопртивление прёмника (Ом)

2. Энергия, потребляемая приёмником, численно равна произведению мощности на
время работы:

                           

где: W_n - энергия (Дж)

    I - сила тока (А)

    R - электрическое сопротивление (Ом)

    U - электрическое напряжение (В)

     t - время (с)

3. Количество теплоты, выделенное при прохождении тока в проводнике:
в Джоулях:

 

в Калориях:

 

Основная единица энергии - Джоуль мала, поэтому практической единицей служит киловатт-час.
1 кВт.ч - это работа, совершаемая в течении 1 часа при неизменной мощности в 1 кВт, т.е.
1кВт.ч=3600000Дж.

 

 

Согласны ли вы с утверждениями:

 

1.    Источник электроэнергии - это преобразователь какого-либо вида неэлектрической энергии в
  электрическую.

2. Гидрогенератор является источником постоянного тока.

3. Аккумулятор является источником переменного тока.

4. Отношение работы   по перемещению зарядов к количеству электричества называется
  электродвижущей силой источника.

5. Мощность приёмника электроэнергии численно равна произведению ЭДС на силу тока.

6. 1 Ватт - это мощность, затрачиваемая в проводнике при напряжении 1 В и токе 1 А.

7. Электрические кабели, провода линий электропередачи, обмоточные провода относятся к
приёмникам электроэнергии, так как преобразуют её в тепло.

8. Мощность приёмника характеризует скорость преобразования электроэнергии в другие
виды энергии.

9. Энергия, потребляемая приёмником, численно равна произведению силы тока,
сопротивления и времени.

10.1 кВт.ч - это работа, совершаемая в течении 1 часа при неизменной мощности в 1 кВт.

 

 

 

 

Законы Кирхгофа

Первый закон Кирхгофа

Первый закон Кирхгофа (закон для токов) относится к узлам электрической цепи.
Согласно этому закону, алгебраическая сумма токов в любом узле электрической
цепи равна нулю:

                                                           

Правило знаков:

Положительными считаются токи, направленные к узлу, отрицательными -
направленные от узла.

Иными словами, сумма токов, направленных к узлу электрической цепи, равна
сумме токов, направленных от узла.

Следует иметь в виду, что при составлении уравнений для узлов, число независимых уравнений
будет на единицу меньше числа узлов m, потому что ток каждой ветви входит дважды в уравнения
узлов, и в уравнение последнего узла будут входить лишь токи, уже вошедшие в уравнения
остальных узлов.

Например:

Электрическая цепь на данном рисунке содержит два узла а и b.
Следовательно, для неё можно составить только одно независимое
уравнение по первому закону Кирхгофа. Его можно записать
двумя способами:   I – I1 –I2 = 0 или I1 + I2= I.

 

Второй закон Кирхгофа

Второй закон Кирхгофа (закон для напряжений) относится к контурам
электрической цепи.

Согласно этому закону, алгебраическая сумма напряжений в любом контуре
электрической цепи равна нулю:

                                                 

Иными словами, в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма ЭДС равна
алгебраической сумме падений напряжения на резисторах, входящих в этот
контур.                                 

                                                              

Правило знаков:

Положительными следует считать ЭДС и токи, направления которых совпадают с
произвольно выбранным направлением обхода рассматриваемого контура.
Контуры обхода выбираются так, чтобы в каждый последующий контур входило не менее одной
ветви, не включенной в ранее обойдённые контуры. Для расчёта n токов согласно второму закону
Кирхгофа нужно составить n - m + 1 уравнений.

Например:

Для данного рисунка число ветвей n=3, число узлов m=2,число уравнений
по второму закону Кирхгофа составит 3-2+1=2:
E 1 = I 1 R 1 +1 3 R 3; E ₂ = I ₂ R ₂ + I 3 R ₃

Третий контур содержит ветви, уже вошедшие в первые два контура,
поэтому уравнение Е 1_] -Е₂ = I1R1 - I ₂ R ₂ будет для расчёта не нужным.