Что называют электрической цепью, из чего она состоит

Электричество — это энергия, которая может быть преобразована в свет, звук, тепло, радиоволны, электромагнитные поля и различные механические движения. Происходит это при помощи электроцепей.

Что такое электрические цепи 

В XXI веке жизнь человека невозможно представить без электроэнергии и всего того, что она дает. Любая техника (компьютер, телефон, духовой шкаф) работает благодаря электронным схемам и электроцепям, по которым проходит ток, создавая нужной величины силу (I) и напряжение (U).

Электрическая цепь — это совокупность устройств и компонентов, функцией которой является передача электротока одними приборами и получение его другими. 

Любая электроцепь в обязательном порядке состоит из следующих элементов, которые считаются основными:

• источник электротока (может быть не один);
• приемник электроэнергии (может быть несколько);
• соединительные провода, которые передают ток.

Источником питания в электроцепи может быть аккумулятор, генератор, фотоэлемент и др. Этот компонент характеризуется небольшим внутренним сопротивлением (R), в отличие от других элементов, входящих в цепь. Приемниками тока могут выступать обогреватели, электролампы, электродвигатели, бытовая техника и др. Для характеристики этих устройств используют специальные параметры: мощность и напряжение. Передача электроэнергии осуществляется по медным и алюминиевым проводам, которые обеспечивают хорошую проводимость тока.

Виды электрических цепей

Существует несколько классификаций электроцепей.

По составляющим частям, они делятся на:

• внутренние;
• внешние.

Единственной составляющей внутренней части электроцепи является источник питания. К внешнему участку относятся приемник, провода и другие устройства, включенные в электросхему.

По способу соединения цепи бывают:

• последовательные (неразветвленные);
• параллельные (разветвленные);
• комбинированные (смешанные).

При последовательном соединении все элементы подключаются друг за другом в определенной последовательности. Такая электроцепь является неразветвленной, на каждом ее участке сила тока имеет одно и то же значение. Ярким примером последовательного подключения может служить новогодняя гирлянда.

Для последовательного соединения электроцепи характерны следующие закономерности:

\(I\;=\;I1\;=\;I2\)

Где I — общая сила тока в цепи, I1 — сила тока на первом участке, I2 — сила тока на втором участке.

\(U\;=\;U1\;+\;U2\)

Где U — общее напряжение в цепи, U1 — напряжение на первом участке, U2 — напряжение на втором участке.

\(R\;=\;R1\;+\;R2\)

Где R — общее сопротивление в цепи, R1 — сопротивление на первом участке, R2 — сопротивление на втором участке.

При параллельном соединении проводников получается разветвленная электроцепь. Она состоит как минимум из 3-х ветвей и 2-х узлов (расшифровку определений смотрите ниже), и на каждом ее участке течет свой электрический ток. С параллельным подключением приборов мы ежедневно сталкиваемся в собственном доме, одновременно включая свет в комнате, телевизор, микроволновку и т.п.

Для параллельного соединения электроцепи действительны следующие формулы:

\(I\;=\;I1\;+\;I2\)

Где I — общая сила тока в цепи, I1 — сила тока на первом участке, I2 — сила тока на втором участке.

\(U\;=\;U1\;=\;U2\)

Где U — общее напряжение в цепи, U1 — напряжение на первом участке, U2 — напряжение на втором участке.

\(R\;=\;R1\;x\;R2\;/\;R1\;+\;R2\)

Где R — общее сопротивление в цепи, R1 — сопротивление на первом участке, R2 — сопротивление на втором участке.

Комбинированное — представляет собой сочетание двух вышеописанных видов соединений между компонентами.

Состав электрической цепи 

Мы уже разобрали, что составными компонентами простейшей электроцепи являются источник и приемник тока, а также соединительные элементы между ними. Также в электроцепь может подключаться различное вспомогательное оборудование:

• приборы для активации и дезактивации электроцепи;
• устройства для измерения силы электротока и напряжения; 
• предохранители и другие элементы защиты.

Все элементы, составляющие электроцепь, делятся на:

• активные;
• пассивные. 

Активные элементы вызывают электродвижущую силу в цепи, это электродвигатели, элементы питания, аккумуляторы и т. п. Все остальные компоненты, входящие в электросхему, считаются пассивными. Полярность пассивных элементов согласована с направлением электротока (от «+» к «-»), в то время как полярность активных может быть несогласованной.

Все устройства электроцепи в зависимости от вольт-амперной характеристики делятся на линейные и нелинейные.

1. Линейными считают те элементы в цепи, сопротивление которых постоянно и не зависит от значений электротока и напряжения. ВАХ в этом случае представляет собой на графике прямую линию.
2. Нелинейными называются те элементы, у которых сопротивление непостоянно и зависит от значений тока или напряжения. В этом случае ВАХ на графике изображена нелинейной линией.

Условные обозначения элементов электрической цепи

На бумаге электрические цепи изображают в виде схем с использованием специальных символов, обозначающих элементы электроцепи.

Режимы электрической цепи

Выделяют 4 режима работы электроцепи, зависящих от типа нагрузки:

1. Номинальный. В этом режиме все устройства работают в условиях, которые были установлены изготовителем.
2. Согласованный. В таком режиме происходит передача максимальной энергии к приемнику и достигается значение максимальной мощности.
3. Режим холостого хода. Так называют режим функционирования электроцепи, который возникает при разрыве соединения или отключении нагрузки. 
4. Режим короткого замыкания. Это аварийный режим, который возникает в ходе соединения между собой без сопротивления элементов электроцепи, между которыми есть напряжение.

Если у вас в учебе зреет аварийная ситуация, смело обращайтесь за помощью к образовательному сервису Феникс.Хелп.