Основой изучения теоретических основ электротехники являются базовые понятия и определения, с помощью которых начинается изучение данной дисциплины.
Электрическая цепь – это набор элементов, соединенных между собой, через которые проходит электрический сигнал (электрический ток). К набору элементов относятся: источники и приемники (потребители) электрической энергии, соединительные провода и измерительные приборы, такие как амперметр, измеряющий действующее значение электрического тока, вольтметр, измеряющий действующее значение напряжения и ваттметр, измеряющий активную мощность.
Приемники электрической энергии – это элементы цепи потребители (нагрузка), в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии).
Источники электрической энергии – это элементы цепи, в которых тепловая, механическая или химическая энергии преобразуются в электрическую.
Цепь постоянного тока – это электрическая цепь, в которой токи и напряжения в любой момент времени остаются неизменными по величине и направлению, и при неизменных токах и напряжениях происходит получение и преобразование электрической энергии.
Линейная электрическая цепь – это электрическая цепь, которая состоит только из линейных элементов. Если в цепи имеется нелинейный элемент, то цепь будет нелинейной.
Линейный элемент – это элемент, сопротивление которого не зависит от приложенного к его зажимам напряжения и протекающего через него тока.
Понятия, относящиеся к любой электрической цепи: ток I [A – Ампер], напряжение U [B – Вольт], потенциал φ [В – Вольт], сопротивление R [Ом], ЭДС E [В – Вольт], проводимость G [См – Сименс], емкость C [Ф – Фарад], индуктивность L [Гн – Генри].
Основная цель расчета электрических цепей – это определение токов в ветвях. Зная токи ветвей можно определить напряжения на участках цепи, мощности, генерируемые и потребляемые элементами, выполнить построение диаграмм и т. д.
В большинстве случаев для удобства расчета электрическую цепь заменяют эквивалентной схемой замещения (электрическая схема).
Электрическая схема – это графическое изображение электрической цепи, которая состоит из ветвей, узлов и контуров.
Ветвь – это участок цепи, образованный одним или несколькими последовательно включенными элементами цепи. Через все эти элементы ветви протекает один и тот же ток. То есть ветвь – это участок цепи с одним или несколькими элементами, расположенными между двумя узлами.
Узел – это точка соединения трех и более ветвей (рисунок 6 – а, б).
В узле 1 электрических цепей, изображенных на рисунке 6 сходятся четыре ветви, как на рисунке 6 а, так и на рисунке 6 б. Обе схемы по своему электрическому смыслу идентичны.
На рисунке 6 б между точками 1-2, 2-3 и 3-4 нет элементов, следовательно, данные участки цепи не являются ветвями. На этом рисунке только один узел, а остальные три точки называются фиктивными узлами.
Узел будет независимым, если содержит в себе хотя бы одну ветвь, которая ранее не входила в другие узлы. Независимых узлов в схеме всегда на единицу меньше общего количества узлов. Например, если общее количество узлов n, то количество независимых узлов будет n-1.
Контур – это любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.
Наиболее важным понятием для расчета электрических цепей являются независимые контура.
Независимый контур – это контур, включающий в себя хотя бы одну ветвь, ранее не входившую в другие контура. Количество независимых контуров определяется по формуле: К = m- (n– 1), где m– количество ветвей, n– количество узлов.
В качестве примера рассмотрим схему цепи, изображенную на рисунке 7. Данная схема состоит из 4 ветвей, 6 контуров, 3 независимых контуров и 2 узлов. Участок провода, в котором отсутствуют элементы, не является ветвью. Так как между точками 2 и 2` отсутствует какой-либо элемент, то этот участок провода не является ветвью и узел 2` является фиктивным узлом.
В данной схеме цепи количество независимых узлов: n – 1 = 2 – 1 = 1, количество независимых контуров: m – (n – 1) = 4 – (2 – 1) = 3.
Таким образом, мы ознакомились с основными понятиями и определениями линейных электрических цепей.
Следующая тема, которую мы рассмотрим - ток, напряжение, мощность.
Если понравилась статья, подписывайтесь на канал и не пропускайте новые публикации.
Читайте также:
1. Как электроэнергия передается от электростанций до наших домов;
2. Что такое электрический ток - простыми словами;