Основные понятия электрических цепей

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

электрический цепь ток замыкание

Лекция 1. Введение. Основные понятия электрических цепей

План лекции

1. Цели и задачи преподавания дисциплины

2. Основные понятия и определения электрических цепей

3. Режимы работы электрических цепей

1. Цели и задачи преподавания дисциплины

Целью преподавания дисциплины является обучение студентов основам электротехники и электроники, необходимых при изучении профилирующих дисциплин и для практической деятельности по специальности «Транспорт, транспортная техника и технологии».

Изучив дисциплину, студент должен:

знать

- основы теории электрических цепей постоянного, переменного и трехфазного токов;

- устройство и принцип действия трансформатора и электрических машин;

- основные положения метрологии и методы электрических измерений, принцип действия, устройство, метрологические и эксплуатационные характеристики электроизмерительных средств;

- элементную базу современных электронных устройств, характеристики и параметры полупроводниковых приборов и интегральных схем, общие правила эксплуатации полупроводниковых приборов и интегральных схем;

уметь

- применять основные законы и соотношения электрических цепей постоянного, переменного и трехфазного токов для их анализа и расчета;

- читать электрические схемы и понимать назначение основных узлов электрооборудования;

- производить измерения основных электрических величин;

- оценивать погрешности измерений и проводить поверку электроизмерительных приборов;

- читать электронные схемы и понимать назначение основных электронных приборов.

иметь представление

- об измерительно-информационных системах;

- об основных принципах построениях электронных схем на полупроводниковых приборах;

- о применении электрического и электронного оборудования по профилю специальности.

2. Основные понятия и определения электрических цепей

Электрическим током называется направленное движение электрически заряженных частиц. В металлах ток обуславливается движением электронов, в жидкостях - движением ионов.

Ток, остающийся неизменным с течением времени по величине и направлению, называется постоянным.

Электрической цепью называется совокупность соединенных между собой источников и приемников электрической энергии. К электрической цепи также относятся коммутационная аппаратура, измерительные приборы и соединительные провода, которые служат для передачи электрической энергии от источников к потребителям.

В источниках электрической энергии происходит преобразование неэлектрических видов энергии в электрические.

В приемниках электрической энергии происходит преобразование электрической энергии в другие виды энергии: тепловую, световую, механическую.

Графическое изображение электрической цепи называется электрической схемой. Электрическая схема, изображенная с помощью условных обозначений, называется принципиальной электрической схемой.

Электрические цепи характеризуются понятиями: ветвь, узел, контур.

Ветвь - участок электрической цепи, по которому протекает один и тот же ток.

Узел - точка электрической цепи, в которой соединяются три или более ветвей.

Контур - замкнутая электрическая цепь, при прохождении которой ветвь и узел встречаются только один раз. Существуют независимые и зависимые контуры. В независимом контуре есть хотя бы одна ветвь, не вошедшая в другие контуры.

В источниках питания в процессе преобразования неэлектрических видов энергии в электрические возбуждается электродвижущая сила (ЭДС) E, которая в замкнутой цепи вызывает электрический ток.

На рисунке 1.1 а, б, в показаны условные обозначения ЭДС в схемах.

а) б) в)

Рисунок 1.1

При преобразовании энергии в источниках питания происходят потери, которые оцениваются внутренним сопротивлением.

Силой тока называется скалярная величина, равная количеству электричества, которое переносится через площадь поперечного сечения проводника за единицу времени:

,

где - количество электричества, - время.

Ток измеряется в амперах (А).

Направлением электрического тока принято считать направление движения положительных зарядов. В схемах направление тока указывается стрелкой (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2

Потенциалом поля в данной точке называется величина, численно равная работе А по перемещению единичного положительного заряда q из бесконечности в эту точку:

Напряжением U на участке цепи (рисунок 1.2) называется величина, численно равная полной работе A12, которая совершается при перемещении вдоль участка цепи положительного единичного заряда:

Напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов в точках "1" и "2":

Напряжение измеряется в вольтах (В).

Замечание: При заземлении любой одной точки схемы токораспределение в ней не меняется. Потенциал заземленной точки принимают равным нулю.

Электрическим сопротивлением R (сопротивлением) цепи называется величина, препятствующая прохождению электрического тока.

Резистором называется электротехническое устройство, обладающее электрическим сопротивлением.

Величина, обратная электрическому сопротивлению, называется электрической проводимостью G (проводимостью):

Проводимость измеряется в сименсах (См).

Электрическая мощность P равна отношению работы по перемещению положительного заряда к интервалу времени ее совершения:

Электрическая мощность измеряется в ваттах (Вт). Электрическая мощность количественно равна произведению напряжения на ток:

3. Режимы работы электрических цепей

Электрические цепи могут работать в четырех режимах.

Номинальный режим - в источниках и приемниках электрической цепи токи и напряжения, мощности соответствуют тем значениям, на которые они рассчитаны заводом - изготовителем.

Эти величины Iн, Uн, Pн указываются в паспорте или на щитке устройства. При расчете электрических схем эти данные берутся за основу. Iн - определяет условия предельно допустимого нагрева приемников электрической цепи. Uн - определяет изоляцию токоведущих частей.

Режим холостого хода (х.х.) - режим, при котором ток отдельных участков равен нулю.

Для практического осуществления х.х. достаточно отключить один из проводов, при помощи которых элемент присоединен к цепи. В режиме х.х. Iхх = 0; Uхх = max; Rхх = .

Режим короткого замыкания (к.з.) характеризуется тем, что напряжение на короткозамкнутом участке стремится к нулю, а ток возрастает до максимума. При коротком замыкании Uкз = 0, Iкз = max, R = 0.

Установившийся режим характеризуется постоянными значениями потенциалов, напряжений, токов.

Размещено на Allbest.ru