Презентация Основные понятия, определения и законы теории электрических цепей. Основные понятия топологии электрических цепей. Законы Ома и К онлайн

Содержание слайда: Введение. Основные понятия, определения и законы теории электрических цепей. Основные понятия топологии электрических цепей. Законы Ома и Кирхгофа. Потенциальная диаграмма. Теория электрических цепей изучает электромагнитные явления в технических системах, предназначенных для производства, передачи и распределения электрической энергии, распространения, преобразования и переработки информации. Интегральные величины применяемые в теории электрических цепей являются ток, напряжение, мощность, которые уже рассматривались в курсе физики. Электрический ток – это явление направленного движения заряженных частиц. Величину тока определяют как скорость изменения заряда во времени: где q – заряд. Ток измеряют в амперах (А). Французский академик Андре Мари Ампер ввел понятие электрического тока. Человек начинает ощущать ток в своем теле при его величине 0,005 А. Ток 0,05 А опасен для жизни.

Содержание слайда: Ток в люминесцентной лампе 0,15 А, в лампе накаливания – 0,2–1 А, в холодильнике – 0,5–0,8 А, в бытовых нагревательных приборах – 2–8 А, в электродвигателе трамвайного вагона – от 100 А и выше, в индукторе печи для плавления алюминия – 18000 А. Напряжение – количество энергии, затраченной на перемещение единичного заряда из одной точки электромагнитного поля в другую: где W – энергия. Потенциал – количество энергии, затраченной на перемещение единичного заряда из бесконечности в какую-либо точку электромагнитного поля. Отсюда напряжение – это разность потенциалов. Может быть положительной и отрицательной. Напряжение положительно, если потенциал точки 1, из которого направлена стрелка u12(см. рис. 1.1), выше потенциала точки 2.

Содержание слайда: Мощность – это скорость изменения энергии во времени: Следовательно, мощность – это произведение напряжения на ток. Электрической цепью называется совокупность устройств, предназначенных для протекания по ним электрического тока. Эти устройства называются элементами цепи. Элементы цепи можно условно объединить в группы, как это показана на рис 1.2

Содержание слайда: Элементы схем замещения электрических цепей Электрическая цепь – совокупность источников электроэнергии, ее потребителей и соединительных проводов. Основными элементами являются источники и приемники электроэнергии, соединительные провода, измерительные приборы, коммутационная и защитная аппаратура. В источниках электроэнергии различные виды энергии , например, химическая (гальванические элементы), механическая (электромеханические генераторы), тепловая (термопары), световая (солнечные батареи) преобразуются в электрическую. Важнейшим параметром источника электроэнергии является его электродвижущая сила ЭДС (Е). В приемниках электрической энергии происходит обратное преобразование – электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии, например, в химическую, механическую, тепловую, световую. Электрические цепи классифицируются по нескольким признакам. По виду тока делят на цепи постоянного и переменного тока; По характеру параметров переменных цепи разделяют на линейные (к линейным относят цепи, у которых электрическое сопротивление R каждого участка не зависит от значений и направлений тока и напряжений) и нелинейные;

Содержание слайда: По сложности – цепи бывают простые (все элементы соединены последовательно, по всем элементам протекает один и тот же ток) и сложные (разветвленные цепи с одним источником энергии и с несколькими источниками). Схема электрической цепи – графическое изображение электрической цепи, содержащие условные изображения элементов и показывающее их соединение. Различают структурную и принципиальную схему замещения. Схема может быть одноконтурной и многоконтурный.

Содержание слайда: Пусть дана электрическая схема в виде: Основные понятия и определения в топологии цепей: 1. Узел – это точка в схеме, где сходятся не менее трех ветвей. 2. Ветвь – часть электрической схемы, состоящая из одного или нескольких последовательно соединенных источников и приемников энергии, ток в которых один и тот же. Ветви могут быть активными, содержащими источники энергии, и пассивными, состоящими из одних приемников. 3. Контур – любой путь вдоль ветвей электрической цепи, начинающийся и заканчивающийся в одной и той же точке.

Содержание слайда: Законы Ома и Кирхгофа. Закон Ома применяется для ветви или для одноконтурной замкнутой цепи. При написании закона Ома следует выбрать произвольно положительное направление тока. 1. Закон Ома для ветви, состоящей только из резисторов: 2. Закон Ома для ветви, содержащей источники ЭДС и резисторы: В общем случае: Для замкнутого контура:

Содержание слайда: I закон Кирхгофа – алгебраическая сумма всех токов, сходящихся в любом узле, равна нулю. Количество независимых уравнений, составляемых по первому закону Кирхгофа равно nу – 1, где ny количество узлов схемы. Правило знаков: токи, направленные к узлу берутся с одним знаком, а от узла с противоположным. I4 +I1 + I2 -I3= 0. Иногда используют другую формулировку первого закона Кирхгофа: сумма подходящих токов к узлу равна сумме отходящих. I4 +I1 + I2 =I3. Из этих двух правил, мы можем составить систему уравнений для нашей цепи: I4 I1 I2 I3

Содержание слайда: II закон Кирхгофа – алгебраическая сумма ЭДС замкнутого контура равна алгебраической сумме падений напряжений. Количество независимых уравнений по второму закону Кирхгофа nв – nу + 1, где nв - число ветвей схемы. Напряжения, совпадающие с обходом контура, берутся со знаком «+», а не совпадающие со знаком «─». Пользуясь законом Кирхгофа, можно найти напряжение между любыми двумя точками. Другая формулировка (рабочая) - алгебраическая сумма напряжений в контуре равна алгебраической сумме ЭДС.

Содержание слайда: Потенциальная диаграмма Распределение потенциала вдоль неразветвленной электрической цепи можно представить при помощи графика. На рис. Изображена схема простейшей неразветвленной цепи с тремя э.д.с. и сопротивлениями. Пусть дано: E1 =1В, E2 =2В, E3 =8В , R1=4 Ом, R2=2 Ом, R3=2 Ом Составим уравнение для контура абвгде, производя обход контура по часовой стрелке. Э.д.с. E3 больше э.д.с. E1 и E2 В этом случае начинаем с E3: Используя закон Ома находим ток цепи: Для определения потенциала каждой точки рассматриваемой цепи возьмем потенциал точки а равным нулю (заземление). Теперь можем найти потенциалы остальных точек. Потенциал точки b меньше потенциала точки а: При переходе через первый источник энергии потенциал повышается на значение э.д.с. E1.

Содержание слайда: Если по оси абсцисс отложить в выбранном масштабе сопротивления участков в той последовательности, в которой они включены в цепь, а по оси ординат потенциалы соответствующих точек, то получится график распределения потенциала вдоль неразветвленной цепи.