Вопрос 1. Элементы электрической цепи. Последовательное, параллельное, смешанное соединение элементов электрической цепи

Зміст

 

 

Питання 1. ……………………………………………………………2

 

           Питання 2. ……………………………………………………………8

 

    Питання 3. ……………………………………………………………12

 

    Питання 4. ……………………………………………………………14

 

    Питання 5. ……………………………………………………………15

 

    Питання 6. ……………………………………………………………18

 

    Питання 7. ……………………………………………………………20

 

    Питання 8. ……………………………………………………………22

 

    Питання 9. ……………………………………………………………25

 

    Питання 10. …………………………………………………………..26

 

    Перелік використаної літератури……………………………………31

 

 

               

Вибір варіанта завдання контрольної роботи визначається за двома останніми цифрами індивідуального шифру студента.

Якщо номер знаходиться в інтервалі від "60" до "89", то використовується формула:

Номер варіанта = шифр – 60 = 88 – 60 = 26

Варіант №26

 

 

Вопрос 1. Элементы электрической цепи. Последовательное, параллельное, смешанное соединение элементов электрической цепи

 

       Ответ:

 

       Электрическая цепь - совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока. Цепь образуется источниками энергии (генераторами), потребителями энергии (нагрузками), системами передачи энергии (проводами).

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

       Простейшая электрическая установка состоит из источника (гальванического элемента, аккумулятора, генератора и т. п.), потребителей или приемников электрической энергии (ламп накаливания, электронагревательных приборов, электродвигателей и т. п.) и соединительных проводов, соединяющих зажимы источника напряжения с зажимами потребителя. Т.е. электрическая цепь - совокупность соединенных между собой источников электрической энергии, приемников и соединяющих их проводов (линия передачи).

                          

                                    Рис.1. Схема электрической цепи

       Электрическая цепь делится на внутреннюю и внешнюю части. К внутренней части электрической цепи относится сам источник электрической энергии. Во внешнюю часть цепи входят соединительные провода, потребители, рубильники, выключатели, электроизмерительные приборы, т. е. все то, что присоединено к зажимам источника электрической энергии.

       Электрический ток может протекать только по замкнутой электрической цепи. Разрыв цепи в любом месте вызывает прекращение электрического тока.

       Под электрическими цепями постоянного тока в электротехнике подразумевают цепи, в которых ток не меняет своего направления, т. е. полярность источников ЭДС в которых постоянна.

       Под электрическими цепями переменного тока имеют ввиду цепи, в которых протекает ток, который изменяется во времени (смотрите, переменный ток).

       Источники питания цепи - это гальванические элементы, электрические аккумуляторы, электромеханические генераторы, термоэлектрические генераторы, фотоэлементы и др. В современной технике в качестве источников энергии применяют главным образом электрические генераторы. Все источники питания имеют внутреннее сопротивление значение которого невелико по сравнению с сопротивлением других элементов электрической цепи.

       Электроприемниками постоянного тока являются электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, нагревательные и осветительные приборы, электролизные установки и др.

       В качестве вспомогательного оборудования в электрическую цепь входят аппараты для включения и отключения (например, рубильники), приборы для измерения электрических величин (например, амперметры и вольтметры), аппараты защиты (например, плавкие предохранители).

       Все электроприемники характеризуются электрическими параметрами, среди которых основные - напряжение и мощность. Для нормальной работы электроприемника на его зажимах необходимо поддерживать номинальное напряжение.

       Элементы электрической цепи делятся на активные и пассивные. К активным элементам электрической цепи относятся те, в которых индуцируется ЭДС (источники ЭДС, электродвигатели, аккумуляторы в процессе зарядки и т. п.). К пассивным элементам относятся электроприемники и соединительные провода.

       Силовая электрическая цепь - электрическая цепь, содержащая элементы, функциональное назначение которых состоит в производстве или передаче основной части электрической энергии, ее распределении, преобразовании в другой вид энергии или в электрическую энергию с другими значениями параметров.

       Вспомогательная цепь электротехнического изделия (устройства) - электрическая цепь различного функционального назначения, не являющаяся силовой электрической цепью электротехнического изделия (устройства).

Электрическая цепь управления - вспомогательная цепь электротехнического изделия (устройства), функциональное назначение которой состоит в приведении в действие электрооборудования и (или) отдельных электротехнических изделий или устройств или в изменении значений их параметров.

       Электрическая цепь сигнализации - вспомогательная цепь электротехнического изделия (устройства), функциональное назначение которой состоит в приведении в действие сигнальных устройств.

         Электрическая цепь измерения - вспомогательная цепь электротехнического изделия (устройства), функциональное назначение которой состоит в измерении и (или) регистрации значений параметров и (или) получении информации измерений электротехнического изделия (устройства) или электрооборудования.

       По топологическим особенностям электрические цепи подразделяют:

на простые (одноконтурные), двухузловые и сложные (многоконтурные, многоузловые, планарные (плоскостные) и объемные);

двухполюсные, имеющие два внешних вывода (двухполюсники и многополюсные, содержащие более двух внешних выводов (четырехполюсники, многополюсники).

       Различают последовательное, параллельное и смешанное соединения электрических сопротивлений и других потребителей электрической энергии.
      На рис. 2 показано последовательное соединение генератора Г и трех электрических сопротивлений (r1, r2, r3).
       При последовательном соединении электрических сопротивлений во всех сопротивлениях проходит один и тот же ток, так как сопротивления включаются одно за другим.

                                 

Рис.2. Последовательное соединение генератора Г и трех электрических сопротивлений

       На рис. 3 изображено параллельное соединение трех электрических ламп с сопротивлениями r1, r2, r3 и одного реостата, сопротивление которого r4; соединение изображено упрощенной (слева) и развернутой (справа) схемами.

                 

Рис.3. Параллельное соединение трех электрических ламп и одного реостата

       При параллельном соединении сопротивлений падение напряжения во всех сопротивлениях одинаково, а ток в каждом сопротивлении (ветви) определяется только величиной сопротивления данной ветви.
       Смешанным называется соединение сопротивлений, в котором имеются сопротивления, включенные последовательно и параллельно друг другу.
       В схеме, показанной на рис. 4, группа, состоящая из трех параллельно включенных сопротивлений (r1, r2, r3), соединена последовательно с группой, состоящей из двух параллельно включенных сопротивлений (r4 и r5).

                    

Рис.4. Группа из трех параллельно включенных сопротивлений соединена последовательно с группой из двух параллельно включенных сопротивлений.

       Группу сопротивлений, образующую последовательное, параллельное или смешанное соединение, при расчетах заменяют эквивалентным сопротивлением. Величина этого сопротивления выбирается такой, что ток во всех остальных элементах схемы (сопротивлениях, генераторах и т. д.), не входящих в это соединение, остается неизменным.
       Эквивалентное сопротивление последовательного соединения равно сумме всех сопротивлений, входящих в соединение. Это очевидно, так как включая последовательно сопротивления, мы тем самым затрудняем прохождение электрического тока в цепи.

                              

       Определим эквивалентное сопротивление параллельно включенных сопротивлений. Так как каждая новая параллельная ветвь создает для тока дополнительный путь, то тем самым электрическая проводимость будет увеличиваться по мере присоединения новых ветвей, и чем больше будет отдельных ветвей, тем больше будет электрическая проводимость соединения.
       Параллельным соединением нескольких источников э. д. с. (например, гальванических элементов) называется такое, при котором соединяют в один общий полюс все положительные полюсы элементов, а в другой — все отрицательные.
       Соединять параллельно можно только элементы (или другие источники э. д. с.) с одинаковыми электродвижущими силами, так как неравенство последних приводит к возникновению токов, идущих от элементов с большой электродвижущей силой к элементам с меньшей электродвижущей силой. Эти токи не поступают во внешнюю цепь, т. е. связанная с ними энергия расходуется только на нагрев элементов и соединяющих элементы проводов.
       Эквивалентное внутреннее сопротивление батареи элементов (или других источников тока) рассчитывается по тем же формулам, что и эквивалентное сопротивление соединенных параллельно сопротивлений.
       Возможно и смешанное соединение источников э. д. с. Соединяя источники э. д. с. параллельно друг другу и соединяя образовавшиеся группы последовательно, можно получить соединение, обладающее любой электродвижущей силой при любом значении эквивалентного внутреннего сопротивления.

       При замене одного источника несколькими такими же, включенными параллельно, напряжение на нагрузке меньше зависит от сопротивления нагрузки. Отсюда следует, например, что если яркость свечения ламп при одном источнике э. д. с. будет сильно колебаться при изменении числа ламп, включенных в сеть (параллельно), то при включении достаточного числа источников э. д. с. параллельно друг другу яркость включенных в сеть ламп практически не будет зависеть от числа ламп.