✅Електричний ланцюг та його елементи

Електричний ланцюг – це сукупність пристроїв, призначених для проходження електричного струму. Ланцюг утворюється:

  • джерелами енергії (генераторами);
  • споживачами енергії (навантаженнями);
  • системами передачі енергії (проводами).

Електричне коло – це сукупність пристроїв і об’єктів, які утворюють шлях для електричного струму, електромагнітні процеси в яких можуть бути описані за допомогою поняття про:

  • електрорушійні сили;
  • струм;
  • напругу.

Найпростіша електрична установка складається з:

  • джерела (гальванічного елемента, акумулятора, генератора і т. д.);
  • споживачів або приймачів електричної енергії (ламп розжарювання, електронагрівальних приладів, електродвигунів і т. д.);
  • сполучних проводів, які з’єднують затискачі джерела напруги з зажимами споживача.

Тобто електричне коло – це сукупність з’єднаних між собою джерел електричної енергії, приймачів і дротів, які їх з’єднують (лінія передачі).

Електричне коло ділиться на внутрішню і зовнішню частини. До внутрішньої частини електричного кола відноситься саме джерело електричної енергії. У зовнішню частину ланцюга входять:

  • з’єднувальні дроти;
  • споживачі;
  • рубильники;
  • вимикачі;
  • електровимірювальні прилади, тобто все те, що приєднано до затискачів джерела електричної енергії.

Електричний струм може протікати тільки по замкнутому електричному ланцюзі. Розрив ланцюга в будь-якому місці викликає припинення електричного струму.

Під електричними ланцюгом постійного струму в електротехніці мають на увазі ланцюг, в якому струм не змінює свого напрямку, тобто полярність джерел ЕРС в яких постійна.

Під електричними ланцюгами змінного струму мають на увазі ланцюги, в яких протікає струм, який змінюється в часі (дивіться, змінний струм).

Джерела живлення ланцюга – це:

  • гальванічні елементи;
  • електричні акумулятори;
  • електромеханічні генератори;
  • термоелектричні генератори;
  • фотоелементи та ін.

В сучасній техніці в якості джерел енергії застосовують, головним чином, електричні генератори. Всі джерела живлення мають внутрішній опір значення якого невелике в порівнянні з опором інших елементів електричного кола.

Електроприймачами постійного струму є електродвигуни, які перетворюють електричну енергію в механічну, нагрівальні та освітлювальні прилади, електролізні установки та ін.

В якості допоміжного обладнання в електричний ланцюг входять:

  • апарати для включення і відключення (наприклад, рубильники);
  • прилади для вимірювання електричних величин (наприклад, амперметри і вольтметри);
  • апарати захисту (наприклад, плавкі запобіжники).

Електричне коло і його елементи

Всі електроприймачі характеризуються електричними параметрами, серед яких основні – напруга і потужність. Для нормальної роботи електроприймача на його затискачах необхідно підтримувати номінальну напругу.

Елементи електричного кола поділяються на активні і пасивні.

До активних елементів електричного кола відносяться ті, в яких індукується ЕРС (джерела ЕРС, електродвигуни, акумулятори в процесі зарядки і т. л.). До пасивних елементів відносяться електроприймачі і з’єднувальні дроти.

За топологічними особливостями електричні ланцюги поділяють на:

  • прості (одноконтурні), двовузлові, складні (багатоконтурні, багатовузлові, планарні (площинні) і об’ємні);
  • двополюсні, які мають два зовнішніх виведення (двополюсники і багатополюсники, які містять більше двох зовнішніх виводів (чотириполюсники, багатополюсники).

Джерела і приймачі (споживачі) енергії з точки зору теорії ланцюгів є двополюсниками, оскільки для їх роботи необхідно і достатньо двох полюсів, через які вони передають або приймають енергію. Той чи інший двополюсник називають активним, якщо він містить джерело, або пасивним – якщо він не містить джерело.

Пристрої, що передають енергію від джерел до приймачів, є чотириполюсниками, оскільки вони повинні володіти, щонайменше, чотирма затискачами для передачі енергії від генератора до навантаження. Найпростішим пристроєм передачі енергії є дроти.

Елементи електричного кола, які володіють електричним опором і називаються резисторами, характеризуються так званою вольт-амперною характеристикою – залежністю напруги на затискачах елемента від струму в ньому або залежністю струму в елементі від напруги на його затискачах.

Якщо опір елемента постійний при будь-якому значенні струму в ньому і будь-якому значенні прикладеного до нього напруги, то вольт-амперна характеристика пряма лінія і такий елемент називається лінійним елементом.

У загальному випадку опір залежить як від струму, так і від напруги.

Одна з причин цього полягає в зміні опору провідника при протіканні по ньому струму через його нагрівання. При підвищенні температури опір провідника збільшується. Але оскільки у багатьох випадках ця залежність незначна, елемент вважають лінійним.

Електричне коло, електричний опір ділянок якого не залежить від значень і напрямів струмів і напруг в ланцюзі, називається лінійним електричним ланцюгом. Такий ланцюг складається тільки з лінійних елементів, а його стан описується лінійними алгебраїчними рівняннями.

Якщо опір елемента ланцюга істотно залежить від струму або напруги, то вольт-амперна характеристика має нелінійний характер, а такий елемент називається нелінійним елементом.

Електричне коло, електричний опір хоча б однієї з ділянок якого залежить від значень або від напрямків струмів і напруг в цій ділянці ланцюга, називається нелінійним електричним колом. Такий ланцюг містить хоча б один нелінійний елемент.

При описі властивостей електричних ланцюгів встановлюється зв’язок між величинами електрорушійної сили (ЕРС), напруг і струмів в ланцюзі з величинами:

  • опорів;
  • індуктивностей;
  • ємностей;
  • способом побудови ланцюга.

При аналізі електричних схем користуються такими топологічними параметрами схем:

  • гілка – ділянка електричного кола, уздовж якого протікає один і той же електричний струм;
  • вузол – місце з’єднання гілок електричного кола. Зазвичай місце, де поєднані дві гілки, називають не вузлом, а з’єднанням (або переборним вузлом), а вузол з’єднує не менше трьох гілок;
  • контур – послідовність гілок електричного кола, що утворює замкнутий шлях, в якому один з вузлів одночасно є початком і кінцем шляху, а решта зустрічаються тільки один раз.
Посилання на основну публікацію