Линейные электрические цепи постоянного тока. (Лекция 1) презентация

Линейные электрические цепи постоянного тока

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ЭЛЕКТРОТЕХНИКА - это отрасль науки и техники, связанная с применением электрических и магнитных явлений, охватывает вопросы получения, преобразования и использования электрической энергии в практической деятельности человека.

Термины и определения основных понятий в области электротехники установлены Термины и определения основных понятий в области электротехники установлены ГОСТ Р 52002-2003 «Электротехника. Термины и определения основных понятий». - М.: Госстандарт России, 2003 г.

Электрическая цепь – Электрическая цепь – совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, электрическом токе и электрическом напряжении.

Схема электрической цепи - это её графическое изображение, содержащее условные обозначения элементов цепи и показывающее соединения этих элементов.

Схема замещения – Схема замещения – это расчетно-математическая модель электрической цепи, содержащая идеализированные пассивные и активные элементы.

Топологические параметры схем ВЕТВЬ - это участок электрической цепи, по которому протекает один и тот же ток УЗЕЛ - это место соединения не менее трех ветвей электрической цепи. Место, где объединены две ветви, называют соединением КОНТУР ветвей- это замкнутый участок цепи. Линейно независимые контуры отличаются друг от друга хотя бы одной новой ветвью

Состав электрической цепи

Источник электрической энергии – активный элемент электрической цепи, в котором преобразуются различные виды энергии (механическая, тепловая, световая и другие) в электрическую. Источник электрической энергии – активный элемент электрической цепи, в котором преобразуются различные виды энергии (механическая, тепловая, световая и другие) в электрическую.

Электрические генераторы – преобразуют механическую энергию в электрическую; Электрические генераторы – преобразуют механическую энергию в электрическую; Аккумуляторы и гальванические элементы – преобразуют химическую энергию в электрическую; Солнечные элементы – преобразуют световую энергию в электрическую; Термоэлементы – преобразуют тепловую энергию в электрическую

Приемники энергии (нагрузка) – это пассивные элементы, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды: Приемники энергии (нагрузка) – это пассивные элементы, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды: механическую (электродвигатели) тепловую (нагревательные элементы) световую (люминесцентные лампы)

Вспомогательные элементы: Вспомогательные элементы: выключатели предохранители измерительные приборы разъемы

Источники напряжения и их характеристики Источник электрического напряжения (ИН) - это источник электрической энергии, характеризующийся электродвижущей силой Е и внутренним электрическим сопротивлением Rвт.

Вольт-амперная характеристика (внешняя) – зависимость напряжения между его выводами от тока источника падение напряжения Uвт = Rвт I на внутреннем сопротивлении Rвт источника ЭДС U12 =Uист =E - Uвт =E - RвтI

Обычно внутреннее сопротивление источника гораздо меньше сопротивления нагрузки Rист<<Rн, поэтому считают Uист≈Е=const.

Но в схему замещения электрической цепи добавляют сопротивление распределительной сети Rс (Rл) – сопротивление проводов, соединяющих источник электрической энергии и потребителя: Но в схему замещения электрической цепи добавляют сопротивление распределительной сети Rс (Rл) – сопротивление проводов, соединяющих источник электрической энергии и потребителя:

Режимы работы реального источника ЭДС (напряжения)

КПД Отношение полезной работы к затраченной называют коэффициентом полезного действия.

Баланс мощностей

Пассивные элементы цепи и их характеристики

В линейной электрической цепи постоянного тока параметры всех элементов считаются неизменными. Резистор - это идеализированный элемент электрической цепи, предназначенный для использования его электрического сопротивления. Этот элемент не может накапливать энергию, а получив электрическую энергию, мгновенно и необратимо преобразовывает её в другие виды энергии: тепловую, световую и др.

Условные графические обозначения:

Закон Ома для участка цепи Сила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна сопротивлению:

Первый закон Кирхгофа Первый закон Кирхгофа

Второй закон Кирхгофа Алгебраическая сумма падений напряжений в ветвях любого замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре,:

Направление обхода контура выбираем произвольно

Последовательное соединение резисторов

Смешанное соединение резисторов – соединение, где имеются и последовательное, и параллельное соединения отдельных резисторов.

Практическое задание

Для большей наглядности параллельного и последовательного соединения резисторов данную схему можно преобразовать:

Сначала находим сопротивление для R3 и R5, которые соединены параллельно:

Далее находим R3-5 для последовательно соединенных R3,5 и R4 : R3-5 = R3,5 + R4 = 2+2 = 4 Ом

Определяем R2-5 для параллельных R2 и R3-5 :

Сопротивление всей схемы определим для последовательно соединенных резисторов R1 и R2-5: R= R1 + R2-5 =1+2=3 Ом