Что называется узлом электрической цепи: Узел электрической цепи

“Основные понятия и законы электрических цепей”

Вопрос 1. Определите понятие «электрическая цепь», «электрическая схема», «узел», «ветвь», «источники тока», «источник ЭДС».
Ответ. Электрическая цепь — это совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока. Устройствами, образующими электрическую цепь, являются источники электромагнитной энергии — генераторы, потребители электромагнитной энергии — приемники и системы передачи энергии.
Электрическая схема — это графическое изображение электрической цепи. Схема показывает последовательность соединения двухполюсников, составляющих электрическую цепь.
Ветвь — это весь участок электрической цепи, вдоль которого ток имеет одно и то же значение. Узел — это место соединения трех и более ветвей. Узел электрической цепи на схеме отмечается жирной точкой.
Источник тока — это генератор, создающий ток, не зависимый от сопротивления нагрузки.
Источник напряжения (ЭДС) — это генератор с внутренним сопротивлением равным нулю.

Вопрос 2. Что понимается под ВАХ?
Ответ. График, изображающий зависимость напряжения на двухполюснике от тока через двухполюсник, называется вольтамперной характеристикой (ВАХ) этого двухполюсника.

Рис. 1. Вольт-амперные характеристики.
Кривая а представляет собой ВАХ такого двухполюсника, сопротивление которого не зависит ни от тока через двухполюсник, ни от напряжения на нем, его ВАХ будет представлять собой прямую линию, проходящую через нуль, такие двухполюсники называются линейными.
Кривая б представляет собой ВАХ такого двухполюсника, сопротивление которого возрастает с увеличением тока. Примером такого двухполюсника может служить лампочка накаливания с вольфрамовой нитью. Удельное сопротивление вольфрама растет с увеличением температуры, и, следовательно, с ростом тока через нить накаливания.
Кривая в изображает ВАХ газоразрядного прибора. Согласно этой ВАХ сопротивление прибора с увеличением тока должно падать.
Характеристики б, е, и г принадлежат сопротивлениям, не подчиняющимся закону Ома.
Лампа накаливания и газоразрядный прибор являются нелинейными сопротивлениями.

Вопрос 3. Нарисуйте ВАХ реального источника, источника ЭДС, источника тока, линейного сопротивления.
Ответ.

Рис. 2. ВАХ: а — реального источника ЭДС; б — идеального источника ЭДС; в — идеального источника тока; г — линейного сопротивления.

Вопрос 4. Сформулируйте закон Ома для участка цепи с ЭДС, первый и второй законы Кирхгофа. Запишите в буквенном виде, сколько уравнений следует составлять по первому и второму законам Кирхгофа?
Ответ. Закон Ома: при неизменном сопротивлении проводника напряжение на нем пропорционально току в проводнике. Математическое выражение этого закона Ома имеет вид: .
Первый закон Кирхгофа. Первый закон определяет баланс токов в узлах электрической цепи: алгебраическая сумма токов в ветвях, связанных общим узлом электрической цепи, равна нулю; или сумма токов, уходящих от узла электрической цепи, равна сумме токов, приходящих к этому узлу.
Уходящие токи будем считать положительными, приходящие — отрицательными.
Математическое выражение первого закона Кирхгофа имеет вид:
или ,
где — номера ветвей, связанных данным узлом.
Второй закон Кирхгофа. Второй закон Кирхгофа устанавливает баланс напряжений в контурах электрической цепи: во всяком контуре электрической цепи алгебраическая сумма напряжений на
отдельных элементах контура равна нулю. Математическое выражение закона или второе уравнение Кирхгофа имеет вид:
или ,
где — индексы всех активных и пассивных элементов контура, включая и внутренние сопротивления генераторов;
— напряжения на этих элементах.
Второе уравнение Кирхгофа можно записать так: , где — число пассивных элементов; — число источников напряжений.
Читается это уравнение так: во всяком контуре электрической цепи алгебраическая сумма падений напряжения равна алгеб­раической сумме э.д.с., действующих в этом контуре.
Формулы и примеры решения задач по ТОЭ здесь.

Вопрос 5. В чем отличие напряжения от падения напряжения?
Ответ. Напряжение (для генератора) — это разность потенциалов между зажимами работающего генератора.
Падение напряжения (в генераторе) — это разность между э.д.с. и напряжением на его зажимах, создаваемая током в сопротивлениях токоведущих элементов самого генератора.
Напряжение (в линии) — это разность потенциалов между проводами.
Падение напряжения (в линии) — это разность потенциалов вдоль проводов, возникающая при токе в линии благодаря сопротивлению самих проводов линии.
Напряжение и падение напряжения (на приемнике) — это одна и та же разность потенциалов между его зажимами.

Вопрос 6. Какие вам известны проявления магнитного поля?
Ответ. Энергия магнитного поля накапливается в индуктивности.

Вопрос 7. Дайте определение L.
Ответ. Коэффициент пропорциональности, равный называется статической индуктивностью катушки. Потокосцепление катушки: — произведение числа витков катушки на значение магнитного потока.
Динамическая индуктивность катушки определяется по формуле: L_Д=. Если катушка линейная, то динамическая индуктивность катушки не отличается от ее статической индуктивности и называется просто — индуктивность.

Вопрос 8. Какие вам известны проявления электрического поля?
Ответ. Энергия электрического поля накапливается в емкости.

Вопрос 9. Дайте определение С.
Ответ. Емкость (С) между двумя проводниками — это абсолютное значение отношения электрического заряда одного проводника к разности потенциалов между проводниками при условии, что эти проводники имеют равные по величине, но противоположные по знаку заряды. Единицей емкости является фарада (Ф).
Емкость — это идеальный конденсатор, не обладающий ни индуктивностью, ни сопротивлением.

Вопрос 10. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.
Ответ. Закон Джоуля—Ленца: работа, совершаемая током i в сопротивлении r за время t, определяется выражением: или , где u — напряжение на сопротивлении r, равное .

Источник: Никольский О.К., Куликова Л.В., Семичевский П.И., Германенко В.С. Теоретические основы электротехники: В 2-х т. Учебное пособие для вузов.

Поделитесь с друзьями:

Теория электрических цепей — Википедия

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 19 июля 2018 года; проверки требуют 8 правок.

Теория электрических цепей (ТЭЦ) — совокупность наиболее общих закономерностей, описывающих процессы в электрических цепях. Теория электрических цепей основана на двух постулатах:

1. Исходное предположение теории электрических цепей. Все процессы в любых электротехнических устройствах можно описать с помощью двух понятий: тока и напряжения.
2. Исходное допущение теории электрических цепей. Сила тока в любой точке сечения любого проводника одна и та же, а напряжение между любыми двумя точками пространства изменяется по линейному закону^{[источник не указан 2160 дней]}.

Электрическое напряжение
Сила тока
Электрическая мощность


Электрическое сопротивление

Содержание

• 1 Основные понятия
  • 1.1 Электрическая цепь
  • 1.2 Ветвь
  • 1.3 Узел
  • 1.4 Контур
  • 1.5 Двухполюсник
  • 1.6 Четырёхполюсник
• 2 См. также
• 3 Литература

Основные понятияПравить

Сила тока — количество заряда (q, в Кулонах), перемещаемое через поперечное сечение проводника в единицу времени (t, в секундах).

i(t) = dq/dt или I = q/t , измеряется в Амперах = А

Напряжение — предел отношения количества энергии, необходимой для переноса некоторого количества электричества из одной точки пространства в другую, к этому количеству электричества, когда оно стремится к нулю.

Последнее равенство написано в предположении, что энергия и заряд — величины непрерывные. Размерность напряжения:

В = Дж • Кл⁻¹

Из основных понятий как следствие вытекают определения:

Энергия — мера способности объекта совершать работу. Её размерность:

Дж = В • А • с

Мощность — скорость изменения энергии во времени. Размерность мощности:

Вт = Дж • с⁻¹ = В • А

Электрическая цепьПравить

Основная статья: Электрическая цепь

Электрическая цепь — совокупность элементов и источников, предназначенных для генерации, приема и преобразования токов и напряжений (электрических сигналов). Те участки цепи, куда поступают или для которых генерируются сигналы, называют входами; те участки, на которых регистрируют токи или напряжения в результате их генерации или преобразования, — выходами.

Элементы электрической цепи — идеализированные устройства с двумя или более зажимами, все электромагнитные процессы в которых с достаточной для практики точностью могут быть описаны только в основных понятиях (тока и напряжения).

Элементы бывают: линейные и нелинейные, пассивные и активные, стационарные и нестационарные, непрерывные и дискретные, с сосредоточенными и распределенными параметрами. Из дальнейшего рассмотрения исключим нестационарные элементы и элементы с распределенными параметрами. Источники электромагнитной энергии — идеализированные устройства, имеющие два или более зажимов и предназначенные для генерации или преобразования электромагнитной энергии. Источники бывают: независимые, зависимые и управляемые.

ВетвьПравить

Ветвью называется участок электрической цепи с одним и тем же током. Ветвь состоит из одного активного или пассивного элемента или представляет собой последовательное соединение нескольких элементов.

УзелПравить

Основная статья:

Узел цепи

Узлом называется место соединения ветвей. Различают понятия геометрического и потенциального узлов. Геометрические узлы, имеющие одинаковые потенциалы, могут быть объединены в один потенциальный узел.

КонтурПравить

Контуром называется замкнутый путь, проходящий через несколько ветвей и узлов разветвлённой электрической цепи.

ДвухполюсникПравить

Основная статья: Двухполюсник

Двухполюсником называют часть электрической цепи с двумя выделенными зажимами-полюсами.

ЧетырёхполюсникПравить

Основная статья: Четырёхполюсник

Четырёхполюсником называют часть электрической цепи, имеющую две пары зажимов, которые называются входными и выходными.

•  Медиафайлы на Викискладе
• Теоретические основы электротехники
• Линейные электрические цепи
• Нелинейные электрические цепи
• Переходные процессы
• Добротворский И. Н. Теория электрических цепей. Учебник. — М.: Радио и связь, 1989.
• В. Г. Герасимов, Э. В. Кузнецов, О. В. Николаева. Электротехника и электроника. Кн. 1. Электрические и магнитные цепи. — М. : Энергоатомиздат, 1996. — 288 с. — ISBN 5-283-05005-X.
• Андреев В. С. Теория нелинейных электрических цепей: Учебное пособие для вузов.. — «Радио и связь», 1982. — 280 с.

Соединение в электрической цепи | Электрические узлы и соединения – Wira Electrical

Соединение в электрической цепи иногда немного неправильно понимают с узлом в электрической цепи.

В отношении этих двух элементов следует соблюдать следующие правила:

• Место, где соединяются клеммы двух или более элементов схемы, а также любые провода или проводники между ними, называется узлом.
• Определение узла согласовано всеми.
• Любая точка в цепи, где ток разделяется, обычно называется соединением.

Соединение также известно как узел, соединяющий три или более элементов цепи.

Элементы — черные, узлы — цветные, а соединения — черные точки между элементами или проводами в соответствии с наиболее принятыми определениями.

Узел в электрической цепи

Точка в цепи, где встречаются два или более элементов цепи, называется электрическим узлом. Резистор, конденсатор, транзистор и другие элементы являются примерами элементов.

Каждый элемент имеет клеммы, представляющие собой проводники, отходящие от корпуса элемента. Элемент подключается к цепи через клеммы.

Клеммы — это проводники, которые позволяют элементу подключаться к цепи.

Узел — это точка, в которой встречаются выводы двух элементов.

При наличии кабелей, соединяющих клеммы, провода также считаются частью узла. Полный пролет цепи без разницы в напряжении также называется узлом (т. е. без сопротивления).

Узел представлен определенным цветом. Эта схема состоит из трех узлов.

Три узла соединяют элементы в схеме выше:

1. Первый узел (синий) образован резисторами R1, R2 и R3 и выводами источника постоянного напряжения V1. Терминалы выделены черным, потому что технически они не являются частью узла.
2. Второй узел (зеленый) находится между выводами резистора R3 и конденсатора C1.
3. Третий узел (красный) находится между клеммами источника постоянного напряжения V1, резисторами R1 и R2 и конденсатором C1.
Соединение в электрической цепи

Здесь все становится немного сложнее. Фраза «электрический узел» имеет несколько разные определения в физике (ученые) и технике (инженеры).

Здесь мы сосредоточимся на соединении в электрической цепи.

Физик:

Соединение — это любое место в цепи, где ток может разделиться, согласно физике. Соединения, в отличие от узлов, являются точками.

Провода одинакового напряжения вокруг соединения не включаются в соединения (тогда как узлы являются как точкой соединения, так и любыми соединительными проводами между клеммами).

Фактически они могут служить точкой соединения между элементами и кабелями. Ток может разделиться где угодно. Черные точки на схеме выше представляют собой соединения.

В цепи есть три (3) узла, однако есть пять (5) соединений. Это наиболее распространенное определение соединения, которое можно найти в учебниках.

Инженер:

Инженеры (инженеры): Они иногда соглашаются с учеными, а иногда не соглашаются с ними. Инженеры будут периодически что-то переписывать, чтобы облегчить себе работу.

Инженеры часто утверждают, что соединение ЯВЛЯЕТСЯ формой узла, состоящего как минимум из трех соединенных частей, когда они не согласны с физиками. Соединение – это тип узла в этом определении.

Узел должен иметь не менее двух соединительных частей, а узел должен иметь не менее трех.

Инженеры, с другой стороны, иногда не учитывают соединительные провода при определении соединений таким образом. Инженеры могут использовать термин «точка» для обозначения как узлов, так и соединений (а не всего соединительного провода).

Но есть и другое определение, которое следует учитывать:

Место или область, где физически соприкасаются многие проводники или полупроводники, называется электрическим соединением. Термоэлектрические переходы, переходы металл-полупроводник и p-n-переходы являются примерами электрических переходов.

Соединения бывают двух типов: выпрямляющие и невыпрямляющие. Омические контакты являются невыпрямляющими соединениями. P-n-диоды, диоды Шоттки и транзисторы с биполярным переходом являются примерами электронных компонентов, в которых используются выпрямительные переходы. (розетки для электричества)

Читайте также: как установить электрические розетки

Есть ли разница между узлом и соединением в электрической цепи?

В большинстве случаев различие между узлами и соединениями не имеет значения. Оба они представляют собой соединения цепей.

Если речь не идет о двух соединениях в одном узле, вы получите тот же ответ, если спросите о разнице напряжений между двумя узлами или соединениями.

В этой ситуации напряжение было бы равно нулю, и это был бы вопрос с подвохом или ошибка.

Когда различие имеет решающее значение, вы можете сразу определить, о чем говорит другой человек (или книга). Ученые и инженеры, по большей части, стремятся быть как можно более точными.

Они часто формулируют вопрос, называя конкретные места или части, например «Перекресток в точке А» или «Узел между R1 и R3», чтобы вы могли точно понять, о чем они говорят.

Когда следует использовать узлы?

При применении действующего закона Кирхгофа узлы обычно безопаснее и проще в использовании, чем соединения (KCL). Возможно, вам придется разбить цепь на более мелкие части, если вы используете соединения.

Вам придется приложить больше усилий для достижения того же результата. Например, вы можете использовать KCL для оценки каждого соединения в параллельной цепи, как показано выше, но вы получите два дополнительных уравнения (по одному для каждого соединения первых двух ветвей тока).

После этого вам нужно будет решить, как решить для каждого неизвестного тока. У вас будет больше уравнений, но у вас также будет больше неизвестных. Это просто усложняет вам жизнь. По какой-то причине KCL также известен как узловое правило.

Когда следует использовать Junction?

При изучении контура, например, при использовании закона напряжения Кирхгофа (KVL). Вы можете легко указать границы контура, используя соединения в электрической цепи как углы, когда это возможно.

Это упрощает построение уравнений KVL и позволяет избежать двусмысленности.

Электрические узлы и соединения – Справочник по электронике

Без категории / By Seth

• Узел состоит из точки, где встречаются клеммы двух или более элементов схемы, и любых проводов/проводников между клеммами.
• Все согласны с определением узла.
• Соединение чаще всего определяется как любая точка в цепи, где ток разделяется.
• Соединения также иногда определяются как узлы, соединяющие три или более элементов схемы.
Согласно наиболее распространенным определениям, элементы отображаются черным цветом, узлы — цветом, а соединения — черными точками между элементами или проводами.

Электрический узел:

Электрический узел — это точка в цепи, где встречаются два или более элемента цепи. Элемент может быть резистором, конденсатором, транзистором и т. д. Каждый элемент имеет проводники, отходящие от корпуса самого элемента, называемые 9.0021 клеммы . Клеммы позволяют элементу подключаться к цепи. Проводники, позволяющие элементу подключаться к цепи, называются клеммами .

Технически узел — это место, где встречаются клеммы двух элементов.

Однако, если между клеммами есть провода, то сами провода также являются частью узла. Узлы иногда определяются как весь участок цепи без разницы в напряжении (т. е. без сопротивления). Каждый цвет представляет собой узел. В этой цепи три узла.

В схеме выше есть три узла на соединениях между элементами:

1. Первый узел (синий) находится между клеммами источника постоянного напряжения V ₁ и резисторами R ₁ , R ₂ и R ₃ . Обратите внимание, что сами терминалы технически не являются частью узла, поэтому они выделены черным цветом.
2. Второй узел (зеленый) находится между выводами резистора R ₃ и конденсатора C ₁ .
3. Третий узел (красный) находится между выводами источника постоянного напряжения V ₁ , резисторами R ₁ и R ₂ и конденсатором C ₁ .

Электрическая развязка:

Вот где все становится сложнее. Физики (ученые) и инженеры (инженеры) иногда имеют немного разные определения термина , электрический переход .

Физика (ученые) : Соединение — это любая точка в цепи, где ток может разделиться. В отличие от узлов, узлов 9.0021 точек . Соединения не включают в себя провода с одинаковым потенциалом вокруг соединения (тогда как узлы являются точками соединения и любых соединительных проводов между терминалами). По сути, они также могут быть точками соединения между элементами и проводами. Везде, где ток может разделиться . На приведенной выше схеме черные точки — это соединения. Схема имеет три (3) узла и пять (5) соединений. Это определение перекрестка, которое вы найдете в большинстве учебников.

Инженерное дело (инженеры) : Иногда согласен с учеными, а иногда нет. Инженеры иногда переопределяют вещи, чтобы облегчить им работу. Когда они не согласны с физиками, инженеры часто говорят, что узел — это тип узла, который имеет по крайней мере три соединительных элемента. В этом определении соединение является типом узла. Узел имеет не менее двух соединительных элементов, а узел имеет не менее трех соединительных элементов. Однако инженеры иногда исключают соединительные провода при определении соединений таким образом. Иногда инженеры определяют оба узла и соединения как точки (а не весь соединительный провод).

Узлы и узлы: действительно ли это

имеет значение?

Обычно различие между узлами и соединениями не имеет большого значения. Оба они представляют соединения между элементами схемы. Если вы спросите о разнице напряжений между двумя узлами или соединениями, вы получите тот же ответ, если только они не говорят о двух соединениях в одном узле. В этом случае напряжение будет равно нулю, и это вопрос с подвохом или ошибка.

Когда различие имеет значение, вы можете быстро понять, о чем конкретно говорит другой человек (или книга). Большую часть времени ученые и инженеры хотят быть как можно более конкретными. Они обычно формулируют вопрос, определяя определенные точки или элементы, такие как «перекресток в точке А» или «узел между R1 и R3», чтобы вы могли легко понять, о чем конкретно они говорят.

Когда лучше использовать узлы?

Каждый раз, когда вы анализируете цепь на основе сохранения через несколько путей тока.

Обычно безопаснее и проще использовать узлы, чем соединения, при использовании закона тока Кирхгофа (KCL). Если вы используете соединения, возможно, вам придется разбить цепь на более мелкие части.