Электрическая цепь

I

- φ -ц +ц + φ

1

Рис. 1. Понятие об электрическом токе и напряжении в металлическом проводнике

Электрическое напряжение - это разность потенциалов двух точек электрического поля.

U = φ_a- φ_b [B] (2)

Электрический потенциал φ - это величина, численно равная работе по внесению единичного положительного заряда из-за пределов поля в данную его точку; обозначение и единица измерения φ[B].

2.Постоянный ток: закон Ома для участка цепи, работа и мощность

Закон Ома для участка цепи: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

I = [A] (3)

I – сила тока, [A];

U – напряжение, [B];

R – сопротивление, [Oм].

Производные формулы: U = IR [B] (4)

R = [Oм] (5)

Вольтамперная характеристика - это график зависимости силы тока от напряжения при различных сопротивлениях (рис.2):

.

I R₁

R₂

U

R₁ < R₂

Рис. 2. Вольтамперная характеристика

Работа электрического тока - это преобразование электрической энергии в другие виды энергии: в механическую – при помощи электрического двигателя, в энергию света - при помощи осветительных установок, в тепловую - при помощи нагревательных приборов и др. Электрическая энергия - это особый вид материи передающий действие одних электрически заряженных тел на другие. Работа, совершаемая электрическим полем при перемещении положительного заряда q вдоль неразветвленного участка цепи, не содержащего источника электрической энергии, равна произведению этого заряда на напряжение между концами участка:

W = UIt [Вт с] (6)

Мощность электрического тока - это скорость преобразования электрической энергии.

P = = = UI [Bт] (7)

Для резистивных элементов выражение мощности можно преобразовать, воспользовавшись законом Ома:

P = UI = RI² = (8)

W – электрическая энергия, [Вт∙с];

P – мощность, [ Вт];

U – напряжение, [B];

I – сила тока, [A];

t – время, [c];

R – сопротивление, [Oм].

Задания на повторение

1.Определить напряжение на среднеомном микрофоне с сопротивлением 120 Ом при токе 40 мА.

2.Какое наибольшее напряжение можно подключить к резистору сопротивлением 33 Ом, если ток не должен превышать 3 А?

3.На рисунке приведены зависимости тока от напряжения для пяти резисторов. Определить сопротивления резисторов, напряжения на них при токе 1 А.

I R₁ R₂ R₃ R₄

R₄

1

0,5

U

1 2 3 4

4*.В маркировке резисторов одной партии указано номинальное сопротивление 27 Ом + 5%. Каков разброс значений тока резисторов при приложенном напряжении 220 В?

5. В резисторе при приложенном напряжении 42 В выделяемая мощность равна 50 Вт. Какова выделяемая в резисторе мощность при напряжениях 127, 220 В?

6*. Потребитель с номинальной мощностью 2,5 Вт подключен к источнику напряжения 220 В. В результате плохого контакта в розетке напряжение на потребителе оказалось равным 218 В при токе 5 А. Какова энергия, расходуемая в сопротивлении контакта розетки в течение 1ч работы потребителя? Как изменилась мощность потребителя?

Электрическая цепь в общем случае содержит источники электрической энергии, приемники электрической энергии, измерительные приборы, коммутационную аппаратуру, соединительные провода. Элементы электрической цепи:

1.

1.Источники энергии: марганцевый элемент (батарейка), аккумулятор, генератор.

2. Проводники: соединительные провода, линии электропередач.

3. Приемники электроэнергии: устройства, преобразующие электрическую энергию в другие виды энергии, например: в механическую – электрические двигатели, в тепловую – электронагреватели, в химическую – электролизные ванны.

Графическое изображение электрической цепи называют схемой. Натурное изображение электротехнических устройств и их соединений приводит к громоздким и трудоемким чертежам. Изображение цепи можно упростить, если каждое электротехническое устройство заменить (по правилам ГОСТ) его условным обозначением.

Графические изображения цепей называют принципиальными схемами. Принципиальная схема показывает назначение электротехнических устройств и их взаимодействие.

Схема замещения состоит из совокупности различных идеализированных элементов, выбранных так, чтобы можно было с заданным или необходимым приближением описать процессы в цепи. Конфигурация схемы замещения цепи определяется следующими понятиями:

Ветвь – один или несколько последовательно соединенных элементов, когда к концу предыдущего присоединяют начало следующего;

Узел – место электрического соединения проводников;

Контур – замкнутый путь по нескольким ветвям цепи.

Таблица1 Условные графические изображения некоторых элементов.

Условное изображение	Название	Условное изображение	Название
	Резистор     Предохранитель   Переменный резистор (реостат)     Конденсатор		Источник тока   Катушка индуктивности   Трансформатор

Дата добавления: 2014-12-17