Електричне коло і її складові частини | з яких частин складається, визначення, величини

Електричним колом називають сукупність пристроїв, необхідних для проходження по ним електричного струму.

Призначення будь-якої електричного кола – доставка електроенергії споживачу для її подальшого перетворення в механічну, теплову, електрохімічну енергію або в світлове випромінювання. Розуміння простих елементів ланцюгів, їх характеристик і величин необхідні для кожної освіченої людини. Отримані знання допоможуть розбиратися в електротехнічних схемах, робити теоретичні розрахунки, а в подальшому – застосовувати їх в побуті при ремонті найпростішої техніки і радіоелектроніки.

Ланцюги бувають з постійним і змінним струмом. Постійний – має постійну полярність електрорушійної сили і не змінює свого напрямку. Прикладом мережі постійного струму може служити електропроводка автомобілів. Змінний струм змінює свій напрямок. У споживчої мережі графік залежності змінного струму від часу має вигляд синусоїди. Полярність змінюється 50 разів на секунду. Іншими словами – частота струму дорівнює 50 Гц (герц).

Під зовнішньою частиною ланцюга мають на увазі дроти, вимикачі, електропобутові та вимірювальні прилади. Під внутрішньої – джерела електроживлення.

елементи ланцюга

Незалежно від того, з яких частин складаються електричні ланцюги, їх об’єднує одне – їх складові повинні виробляти, передавати або споживати електрику.

Елементи поділяються на пасивні і активні. До перших з них відносять все, що споживає або передає електроенергію: лампи, нагрівальні елементи, електродвигуни і т.д. До других – джерела, що виробляють електроенергію: генератори, акумулятори, сонячні батареї і т.д. Також елементи діляться на двополюсні (ті, які мають 2 виведення) і багатополюсні (ті, які мають 4 і більше виведення). Як приклад двухполюсника можна привести резистор. Як чотириполюсника – підвищує або понижуючий трансформатор.

Обов’язковими складовими ланцюга є:

  1. Джерело (Source) – в більшості випадків акумулятор, гальванічний елемент або генератор. Зрідка – вітрогенератори і сонячні батареї.
  2. Провідник (Conductor) – необхідний для передачі електроенергії від джерела до електроспоживачів.
  3. Споживач електроенергії (Load, consumer) (найчастіше в побуті це освітлювальні прилади, двигуни, нагрівальні прилади, електроніка, побутова техніка, така як комп’ютери, пилососи, пральні машини).
  4. Замикає / розмикати пристрій (Switch) або вимикач.

Основними електроприймачами є:

  • Резистори – споживач, який має змінну або постійний опір.
  • Конденсатор – споживач, який має ємність. Він запасає енергію і має можливість її повернути.
  • Котушка індуктивності – споживач, який створює індуктивне поле.
  • Електродвигун – споживач, який перетворює енергію електронів, що рухаються вздовж провідника, в механічну.

Важливо: Електрострум протікає лише по замкнутому ланцюзі. Якщо її розімкнути – рух електронів в ній припиняється.

При читанні схем і розрахунках користуються такими поняттями: контур, вузол і гілка.

  • Гілкою називають ділянку з одним або декількома компонентами, з’єднаними послідовно.
  • Вузлом називають місце з’єднання двох і більш гілок.
  • Контуром називається сукупність гілок, які утворюють для струму замкнутий шлях. При цьому один з вузлів в контурі повинен бути і початком, і кінцем шляху, а інші вузли повинні зустрічатися не більше одного разу.

Полегшити читання схем можна за допомогою ось такої таблички:

види ланцюгів

Щоб успішно користуватися електросхеми, необхідно мати уявлення, яку електричний ланцюг називають замкнутою і розімкнутої.

Замкнутої називають безперервний ланцюг, що складається з електроприладів і провідників. Як тільки вона переривається – стає розімкнутої. У такому стані вона не здатна проводити струм, хоча в ній може бути напруга, так як в ній з’являється діелектрик. У переважній більшості випадків в якості такого діелектрика виступає звичайний атмосферне повітря. На цьому принципі працюють прилади, призначені для розмикання – вимикачі, рубильники, запобіжники, кнопки.

Неразветвленной називають електричний ланцюг, що складається з джерела і послідовно з’єднаних компонентів. Найважливішою ознакою тут є те, що у всіх ділянках струм має однакову величину. Розгалуженої – має в своєму складі одне або декілька паралельно з’єднаних компонентів.

Кожна може мати одночасно кілька класифікацій і назв:

  • силовий – називають з’єднання приладів, необхідних для виробництва, передачі електроенергії, її перетворення або споживання;
  • допоміжної – ту, яка має різні функціональні призначення, але яка не є силовий;
  • вимірювальної – називають необхідну для реєстрації параметрів мережі і включених в неї приладів;
  • керуючої – називають приводить в дію прилади або змінює їх параметри в залежності від загального призначення;
  • сигналізує називають приводить в дії сигнальні пристрої, що показують на наявність тих чи інших змін.

Найпростішою електричним колом є джерело, з’єднаний провідниками з електроспоживачів, а простий називають будь-яку одноконтурну. Складними називаються ланцюга, що мають два і більше контуру. Вони в свою чергу діляться на багатовузловий, багатоконтурні, об’ємні і площинні.

Фізичні величини, що характеризують ланцюг

Величин, якими можна описати будь-яку електричну ланцюг кілька. Основними з них є:

  1. Напруга – U (вимірюється в вольтах (В)).
  2. Сила струму – I (вимірюється в амперах (А)).
  3. Опір – R (вимірюється в Омаха (Ом)).
  4. Потужність – P (вимірюється в Ватах (Вт)).
  5. Ємність – С (вимірюється в Фарадах (Ф).

Знання формул дозволяє проводити практичні розрахунки. Наприклад, опір резистора залежить не тільки від струму, а й від напруги. Формула, яка це відображає, називається Законом Ома для ділянки ланцюга і виглядає так:

I = U / R, де

  • I – сила струму;
  • U – напруга;
  • R – опір.

Дана формула є фундаментальною. Вона діє для будь-якого середовища та інших параметрів, незалежно від різних складових і роду приладів.

Якщо резистор має постійний опір незалежно від того, який струм по ньому протікає, він має назву «лінійний елемент».

Коли по резистору протікає струм, його опір збільшується через збільшення коливання на молекулярному рівні кристалічної решітки в провіднику. Коливання заважають руху електронів, і в результаті енергія втрачається даремно. Для того щоб запобігти перегорання резистора в ланцюг послідовно йому часто встановлюють запобіжник. Він містить всередині легкоплавкий провідник, розрахований на перегорання при перевищенні параметрів. Перегорить, запобіжник вберігає від пошкодження всю схему і економить, часом, годинник при ремонті, так як поміняти запобіжник легше, ніж шукати пошкоджений компонент серед десятків таких же.

Дізнатися більше про електричних ланцюгах можна за допомогою відео:

Читайте також:

Ссылка на основную публикацию