Электрическая схема цепь: определение, элементы, схемы. Топология и методы расчета

Содержание

определение, элементы, схемы. Топология и методы расчета

Эта статья для тех, кто только начинает изучать теорию электрических цепей. Как всегда не будем лезть в дебри формул, но попытаемся объяснить основные понятия и суть вещей, важные для понимания. Итак, добро пожаловать в мир электрических цепей!

Хотите больше полезной информации и свежих новостей каждый день? Присоединяйтесь к нам в телеграм.

Электрические цепи

Электрическая цепь – это совокупность устройств, по которым течет электрический ток.

Рассмотрим самую простую электрическую цепь.  Из чего она состоит? В ней есть генератор – источник тока, приемник (например, лампочка или электродвигатель), а также система передачи (провода). Чтобы цепь стала именно цепью, а не набором проводов и батареек, ее элементы должны быть соединены между собой проводниками. Ток может течь только по замкнутой цепи. Дадим еще одно определение:

Электрическая цепь

– это соединенные между собой источник тока, линии передачи и приемник.

Конечно, источник, приемник и провода – самый простой вариант для элементарной электрической цепи. В реальности в разные цепи входит еще множество элементов и вспомогательного оборудования: резисторы, конденсаторы, рубильники, амперметры, вольтметры, выключатели, контактные соединения, трансформаторы и прочее.

Электрическая цепь

Кстати, о том, что такое трансформатор, читайте в отдельном материале нашего блога.

По какому фундаментальному признаку можно разделить все цепи электрического тока? По тому же, что и ток! Есть цепи постоянного тока, а есть – переменного. В цепи постоянного тока он не меняет своего направления, полярность источника постоянна. Переменный же ток периодически изменяется во времени как по направлению, так и по величине.

Сейчас переменный ток используется повсеместно.

О том, что для этого сделал Никола Тесла, читайте в нашей статье.

Элементы электрических цепей

Все элементы электрических цепей можно разделить на активные и пассивные. Активные элементы цепи – это те элементы, которые индуцируют ЭДС. К ним относятся источники тока, аккумуляторы, электродвигатели. Пассивные элементы – соединительные провода и электроприемники.

Приемники и источники тока, с точки зрения топологии цепей, являются двухполюсными элементами (двухполюсниками). Для их работы необходимо два полюса, через которые они передают или принимают электрическую энергию. Устройства, по которым ток идет от источника к приемнику, являются четырехполюсниками. Чтобы передать энергию от одного двухполюсника к другому им необходимо минимум 4 контакта, соответственно для приема и передачи.

Резисторы – элементы электрической цепи, которые обладают сопротивлением. Вообще, все элементы реальных цепей, вплоть до самого маленького соединительного провода, имеют сопротивление. Однако в большинстве случаев этим можно пренебречь и при расчете считать элементы электрической цепи идеальными.

Существуют условные обозначения для изображения элементов цепи на схемах.

 

Кстати, подробнее про силу тока, напряжение, сопротивление и закон Ома для элементов электрической цепи читайте в отдельной статье.

Вольт-амперная характеристика – фундаментальная характеристика элементов цепи. Это зависимость напряжения на зажимах элемента от тока, который проходит через него. Если вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию, то говорят, что элемент линейный. Цепь, состоящая из линейных элементов – линейная электрическая цепь. Нелинейная электрическая цепь – такая цепь, сопротивление участков которой зависит от значений и направления токов.

Какие есть способы соединения элементов электрической цепи? Какой бы сложной ни была схема, элементы в ней соединены либо последовательно, либо параллельно.

 

При решении задач и анализе схем используют следующие понятия:

  • Ветвь – такой участок цепи, вдоль которого течет один и тот же ток;
  • Узел – соединение ветвей цепи;
  • Контур – последовательность ветвей, которая образует замкнутый путь. При этом один из узлов является как началом, так и концом пути, а другие узлы встречаются в контуре только один раз.

Чтобы понять, что есть что, взглянем на рисунок:

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

 

Классификация электрических цепей

По назначению электрические цепи бывают:

  • Силовые электрические цепи;
  • Электрические цепи управления;
  • Электрические цепи измерения;

Силовые цепи предназначены для передачи и распределения электрической энергии. Именно силовые цепи ведут ток к потребителю.

Также цепи разделяют по силе тока в них. Например, если ток в цепи превышает 5 ампер, то цепь силовая. Когда вы щелкаете чайник, включенный в розетку, Вы замыкаете силовую электрическую цепь.

Электрические цепи управления не являются силовыми и предназначены для приведения в действие или изменения параметров работы электрических устройств и оборудования.

Пример цепи управления – аппаратура контроля, управления и сигнализации.

Электрические цепи измерения предназначены для фиксации изменений параметров работы электрического оборудования.

Расчет электрических цепей

Рассчитать цепь – значит найти все токи в ней. Существуют разные методы расчета электрических цепей: законы Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов и другие. Рассмотрим применение метода контурных токов на примере конкретной цепи.

 

Сначала выделим контуры и обозначим ток в них. Направление тока можно выбирать произвольно. В нашем случае – по часовой стрелке. Затем для каждого контура составим уравнения по 2 закону Кирхгофа. Уравнения составляются так: Ток контура умножается на сопротивление контура, к полученному выражению добавляются произведения тока других контуров и общих сопротивлений этих контуров. Для нашей схемы:

Полученная система решается с подставкой исходных данных задачи. Токи в ветвях исходной цепи находим как алгебраическую сумму контурных токов

Какую бы цепь Вам ни понадобилось рассчитать, наши специалисты всегда помогут справится с заданиями. Мы найдем все токи по правилу Кирхгофа и решим любой пример на переходные процессы в электрических цепях. Получайте удовольствие от учебы вместе с нами!

Расчет электрических цепей | Физика

1. Смешанное соединение проводников

Рассмотрим электрическую схему на рисунке 61.1. Некоторые проводники в ней соединены последовательно друг с другом, а некоторые – параллельно.

? 1. Какие проводники в этой схеме соединены последовательно друг с другом? Какие – параллельно?

Соединение проводников, при котором часть проводников соединена последовательно друг с другом, а часть – параллельно, называют смешанным.
При расчете сопротивления смешанного соединения проводников часто используют метод эквивалентного преобразования схем. При этом данную схему последовательно преобразуют в более простую, но имеющую такое же сопротивление.

Например, схему, изображенную на рисунке 61.1, можно преобразовать по следующему плану:
1. Заменить участок цепи с резисторами 1 и 2 одним резистором с сопротивлением, которое мы обозначим R12.
2. Заменить участок цепи, содержащий резисторы с сопротивлениями R12 и R3, одним резистором с сопротивлением, которое мы обозначим R

123.
3. Заменить участок цепи с резисторами 4 и 5 одним резистором с сопротивлением, которое мы обозначим R45.
4. Заменить участок цепи с резисторами сопротивлением R123 и R45 одним резистором. Его сопротивление и будет равно сопротивлению всего участка цепи.

? 2. В цепи, схема которой изображена на рисунке 61.1, сопротивление каждого резистора, выраженное в омах, примите равным номеру этого резистора. Начертите схемы, соответствующие каждому пункту намеченного выше плана; найдите R12, R123, R45 и сопротивление всего участка.

Не всегда с первого взгляда на электрическую схему можно распознать вид соединения проводников.

В таком случае полезно найти точки с одинаковым потенциалом (например, соединенные проводами, сопротивление которых в таких задачах считают обычно пренебрежимо малым). Затем надо перечертить схему, объединив точки с одинаковым потенциалом.

Рассмотрим, например, схему участка цепи, изображенную на рисунке 61.2.

Точки А и С соединены проводом с пренебрежимо малым сопротивлением, поэтому потенциалы этих точек равны. То же можно сказать и о точках В и D.

Следовательно, схему можно перечертить, объединив точки А и С в одну точку (обозначим ее АС), а точки В и D объединив в точку ВD. При этом, согласно исходной схеме, один конец каждого из трех резистов соединен с точкой АС, а другой – с точкой BD (рис. 61.3).

Теперь мы видим, что резисторы соединены параллельно.

? 3. Перенесите в тетрадь рисунок 61.2 и отметьте на нем направление тока в каждом резисторе, считая, что потенциал точки А выше потенциала точки D.

? 4. На рисунке 61.4 изображена схема участка электрической цепи. Сопротивление каждого резистора, выраженное в омах, равно номеру резистора. Обратите внимание: потенциалы точек А и С различны.

а) Перечертите схему, изображенную на рисунке 61.4, так, чтобы легко было распознать вид соединения резисторов.
б) Найдите сопротивление всего участка цепи.

К сожалению, не всякую электрическую схему можно поэтапно упрощать, используя только формулы для последовательного и параллельного соединений. На рисунке 61.5 приведен пример схемы участка цепи, которую нельзя упростить таим образом.

Но для некоторых частных случав можно найти сопротивление и такого участка цепи уже известными нам способами. Чтобы догадаться, каковы эти случаи, заменим резистор 5 идеальным вольтметром (рис. 61.6). (Напомним, что идеальным считают вольтметр, сопротивление которого можно принять бесконечно большим.)


? 5. Разность потенциалов между точками А и В равна 21 В. Сопротивления резисторов, выраженные в омах, равны их номерам.
а) Чему равна разность потенциалов между точками А и С?
б) Чему равна разность потенциалов между точками А и D?
в) Каковы показания вольтметра?
г) Резистором с каким сопротивлением надо заменить резистор 4, чтобы показания вольтметра были равны нулю?

? 6. Объясните, почему показания вольтметра будут равны нулю независимо от напряжения между точками А и В, если сопротивления резисторов на схеме, изображенной на рисунке 61.6, удовлетворяют соотношению

R1/R2 = R3/R4.     (1)

Схему, изображенную на рисунке 61.6, называют мостиком Уитстона. С ее помощью можно измерить сопротивление одного из четырех резисторов, подбирая сопротивления остальных трех так, чтобы выполнялось соотношение (1).

? 7. Для сопротивлений резисторов 1 – 4 в цепи, изображенной на рисунке 61.5, выполняется соотношение (1).
а) Объясните, почему сопротивление данного участка цепи не зависит от сопротивления резистора 5.
б) Сопротивления резисторов 1 и 3 равны соответственно 10 Ом и 15 Ом. Подберите такие значения сопротивлений резисторов 2 и 4, чтобы сопротивление всего участка было равно 24 Ом независимо от сопротивления резистора 5.

2. Максимальная мощность во внешней цепи

? 8. К источнику с ЭДС ξ и внутренним сопротивлением r подключено внешнее сопротивление R (рис. 61.7).

а) Выразите мощность тока во внешней цепи через ξ, r и R.
б) Используя производную, найдите, при каком R мощность тока во внешней цепи будет максимальной.

Эту задачу можно решить и без помощи производной. Для этого надо воспользоваться формулой для мощности тока во внешней цепи

P = UI,

где U – напряжение на внешнем сопротивлении (напомним, что оно равно напряжению на полюсах источника тока), I – сила тока в цепи.

? 9. Объясните, почему мощность тока во внешней цепи выражается формулой

P = (ξ – Ir)I.     (2)

Подсказка. Выразите напряжение на полюсах источника через ξ, I, r, используя закон Ома для всей цепи.

Правая часть равенства (2) представляет собой квадратичную функцию от силы тока I. Графиком ее является парабола.

? 10. Начертите график зависимости P(I) при изменении силы тока I от нуля до максимального значения (равного силе тока при коротком замыкании).
а) При каком значении I достигается максимум функции P(I)?
б) Какому сопротивлению внешней цепи соответствует это значение I?
Подсказка. Воспользуйтесь законом Ома для всей цепи.

Итак, максимальная мощность тока во внешней цепи достигается, когда сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению источника тока.

? 11. Чему при этом равен КПД источника тока?

3. Конденсаторы в цепи постоянного тока

Постоянный ток не может идти через конденсатор, потому что между его обкладками находится диэлектрик. Однако между обкладками конденсатора, включенного в цепь постоянного тока, может существовать разность потенциалов, и тога конденсатор будет заряженным. Начнем с самых простых случаев, когда в цепи, помимо конденсатора, есть только один резистор.

? 12. На рисунке 61.8 изображена схема электрической цепи. ЭДС источника тока ξ = 12 В, его внутреннее сопротивление r = 2 Ом, сопротивление резистора R = 10 Ом, электроемкость конденсатора С = 2 мкФ.
61.8
а) Чему равна разность потенциалов между точками А и В?
б) Чему равна разность потенциалов между точками А и D?
в) Чему равен заряд конденсатора?
г) Каков знак заряда обкладки конденсатора, соединенной с резистором?

? 13. На рисунке 61.9 изображена схема электрической цепи. ЭДС источника тока ξ, его внутреннее сопротивление r, сопротивление резистора R, электроемкость конденсатора C.

а) Чему равна разность потенциалов между точками А и В?
б) Чему равен заряд конденсатора?

Рассмотрим теперь более сложный случай, когда в цепи есть несколько резисторов, причем они по-разному подключены к конденсатору.

? 14. В цепи (рис. 61.10) ЭДС источника ξ = 6 В, его внутреннее сопротивление r = 1 Ом, сопротивления резисторов R1 = 3 Ом, R2 = 5 Ом, R3 = 12 Ом, электроемкость конденсатора C = 8 мкФ.

а) Перенесите схему в тетрадь и обозначьте, через какие элементы цепи идет ток.
б) Какова сила тока в резисторе 3?
в) Чему равна разность потенциалов между точками А и D?
г) Чему равна разность потенциалов между точками А и В?
д) Чему равно напряжение на конденсаторе?
е) Чему равен заряд конденсатора?
ж) Каков знак заряда обкладки конденсатора, соединенной с резистором 2?

Дополнительные вопросы и задания

15. На рисунке 61.11 изображена схема участка электрической цепи. Сопротивление каждого резистора 1 Ом. Используя метод эквивалентного преобразования схем:
а) начертите схемы последовательного упрощения данной схемы, содержащие меньше резисторов;
б) для каждой схемы рассчитайте ее сопротивление и найдите общее сопротивление всего участка.

16. На схеме участка цепи, изображенной на рисунке 61.5, сопротивления резисторов R1 = 20 Ом, R2 = 100 Ом, R3 = 10 Ом, R4 = 50 Ом, R5 = 80 Ом. Каково общее сопротивление участка цепи?

17. Сопротивление внешней цепи в 4 раза больше того значения, при котором мощность тока во внешней цепи максимальна.
а) Чему равен КПД источника тока?
б) Во сколько раз при этом мощность тока во внешней цепи меньше максимально возможной?

§ 6. Электрическая цепь и ее элементы

Составные элементы электрической цепи. Электрическую цепь (рис. 12, а) образуют источники электрической энергии 1, ее прием­ники 3 (потребители) и соединительные провода. В электрическую цепь обычно включают также вспомогательное оборудование: аппараты 4, служащие для включения и выключения электри­ческих установок (рубильники, переключатели и др.), электроизме­рительные приборы 2 (амперметры, вольтметры, ваттметры), за­щитные устройства (предохранители, автоматические выключатели).

В качестве источников электрической энергии применяют глав­ным образом, электрические генераторы и гальванические элементы или аккумуляторы. Источники электрической энергии часто назы­вают источниками питания.

В приемниках электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии. К приемникам относятся электродвигатели, различ­ные электронагревательные приборы, лампы накаливания, электро­литические ванны и др.

Электрическая цепь может быть разделена на два участка: внешний и внутренний. Внешний участок, или, как говорят, внеш­няя цепь, состоит из одного или нескольких приемников электри-

Рис. 12. Простейшая электрическая цепь постоянного тока (а) и ее принципиальная схема (б)

ческой энергии, соединительных проводов и различных вспомога­тельных устройств, включенных в эту цепь. Внутренний участок, или внутренняя цепь,— это сам источник.

Изображение электрических цепей и их элементов. В схемах реальных электрических устройств (электровозов, тепловозов и др.) отдельные элементы имеют свои условные обозначения в соответ­ствии с государственными стандартами.

При составлении расчетных схем элементы электрической цепи, имеющие некоторое сопротивление, например электрические лампы, электронагревательные приборы (в том числе и соединительные провода, если их необходимо учитывать при расчете), изобра­жают в виде сосредоточенных в соответствующем месте схемы ре­зисторов с сопротивлением R (рис. 12, б). То же относится к эле­ментам, имеющим индуктивность (обмотки генераторов, электро­двигателей и трансформаторов) и емкость (конденсаторы). На расчетных схемах их изображают в виде сосредоточенных в соот­ветствующем месте катушек индуктивности и конденсаторов. Источ­ники электрической энергии в схеме электрической цепи часто могут быть представлены в виде идеализированных источников, у которых внутреннее сопротивление Ro = 0.

Для того чтобы учесть внутреннее сопротивление реального источника, в схему вводят изображение резистора с сопротивлением Ro или ставят букву Ro возле условного обозначения источника.

Вспомогательные элементы электрических цепей (аппараты для включения и выключения, защитные устройства, некоторые электро­измерительные приборы) в большинстве случаев имеют малые сопротивления и практически не оказывают влияние на значения токов и напряжений, поэтому при расчете электрических цепей их не принимают во внимание и не указывают на схемах.

Направления тока, напряжения и э. д. с. в электрической цепи. В схемах электрических цепей направления тока, напряжения и э. д. с. изображают стрелками. За положительное направление тока принято направление движения положительных зарядов, т. е. ток во внешней цепи изображают стрелкой I, направленной от положительного зажима источника электрической энергии к отрица­тельному его зажиму (см. рис. 12, б), во внутренней цепи ток направлен от отрицательного зажима к положительному. Поло­жительное направление напряжения совпадает с положительным направлением тока. Стрелка U направлена от положительного зажима источника или приемника к отрицательному зажиму. Поло­жительное направление э. д. с. совпадает с положительным на­правлением тока внутри источника (стрелка Е направлена от отрицательного зажима источника к положительному).

В сложных электрических цепях бывает затруднительно пока­зать действительные направления тока и напряжения на отдельных участках цепи. В таких случаях принимают произвольно какие-либо их направления, которые считают условно положительными, и для этих направлений выполняют расчет электрической цепи. Если в ре­зультате расчета выясняется, что какие-то токи и напряжения имеют положительный знак, то это означает, что выбранные для них направления соответствуют действительности. Если же какие-то токи и напряжения получаются отрицательными, то в действи­тельности они имеют направление, противоположное выбранному.

Что такое схема цепи.

Электрическая цепь постоянного тока и ее характеристики

Электрическая цепь это совокупность устройств, предназначенных для генерирования, передачи, преобразования и использования электрической энергии, процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электрическом токе, напряжении и ЭДС

В состав электрических цепей (2.2)входит также коммутационная и защитная аппаратура. В состав электрических цепей могут включаться электрические приборы для измерения силы тока, напряжения и мощности.

При описании электрических цепей используют следующие понятия:ветвь электрической цепи, узел электрической цепи, контур, двухполюсник, четырехполюсник.

Ветвь электрической цепи – это участок, элементы которого соединены последовательно. Ток во всех элементах один и тот же.

Узел электрической цепи – это точка соединения трех и болееветвей электрической цепи (2.3).

Контур – это любой путь вдоль ветвей электрической цепи, начинающийся и заканчивающийся в одной и той же точке.

Двухполюсник – это часть электрической цепи с двумя выделенными выводами.

Четырехполюсник – часть электрической цепи с двумя парами выводов.

Режимы работы электрических цепей

Электрическая цепь в зависимости от значения сопротивления нагрузки R может работать в различных характерных режимах:

    номинальном;

    согласованном;

    холостого хода;

    короткого замыкания.

Номинальный режим – это расчетный режим, при котором элементы цепи (источники, приемники, линия электропередачи) работают в условиях, соответствующих проектным данным и параметрам.

Изоляция источника, линии электропередачи, приемников рассчитана на определенное напряжение, называемое номинальным. Превышение этого напряжения приводит к пробою изоляции, увеличению токов в цепи и другим аварийным последствиям.

Тепловой режим источников или приемников энергии рассчитан на выделение в них определенного количества тепла, то есть на определенную мощность, а последняя зависит от квадрата тока RI 2 , rI 2 .

Расчетный по тепловому режиму ток называется номинальным.

Номинальное значение мощности для источника электрической энергии – это наибольшая мощность, которую источник при нормальных условиях работы может отдать во внешнюю цепь без опасности пробоя изоляции и превышения допустимой температуры нагрева.

Для приемников электрической энергии типа двигателей – это мощность, которую могут развивать на валу при нормальных условиях работы. Для остальных приемников электрической энергии (нагревательные и осветительные приборы) – это их мощность при номинальном режиме. Номинальные значения напряжений, токов и мощностей указывают в паспортах изделий.

Согласованный режим работы – это режим, в котором работает электрическая цепь (источник и приемник), когда сопротивление нагрузки R равна внутреннему сопротивлению источника r. Этот режим характеризуется передачей от данного источника к приемнику максимально возможной мощности. Однако в согласованном режиме К.П.Д.= 0,5 – низкий и для мощных цепей работа в согласованном режиме экономически невыгодна. Согласованный режим применяется, главным образом, в маломощных цепях, если К.П.Д. не имеет существенного значения, а требуется получить в приемнике возможно большую мощность.

Режим холостого хода и короткого замыкания. Эти режимы являются предельными режимами работы электрической цепи.

В режиме холостого хода внешняя цепь разомкнута и ток равен нулю. Так как ток равен нулю, то падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника так же равно нулю (rI = 0) и напряжение на выводах источника равно ЭДС (= U). Из этих соотношений вытекает метод измеренияЭДС (2.7)источника: при разомкнутой внешней цепи вольтметром, сопротивление которого можно считать бесконечно большим, измеряют напряжение на его выводах.

В режиме короткого замыкания выводы источника соединены между собой, например, сопротивление нагрузки замкнуто проводником с нулевым сопротивлением. Напряжение на приемнике при этом равно нулю.

Сопротивление всей цепи равно внутреннему сопротивлению источника, и ток короткого замыкания в цепи равен:

I к. з. = / r.

Он достигает максимально возможного значения для данного источника и может вызывать перегрев источника и даже его повреждение. Для защиты источников электрической энергии и питающих цепей от токов короткого замыкания в маломощных цепях устанавливают плавкие предохранители, в более мощных цепях – отключающие автоматические выключатели, а высоковольтных цепях – специальные высоковольтные выключатели.

Реальная электрическая цепь – совокупность устройств , предназначенных для передачи, распределения и преобразования энергии. Содержит источники электрической энергии, приемники электрической энергии, измерительные приборы, коммутационную аппаратуру, соединительные линии и провода. Электрическая цепь представляет собой совокупность связанных определенным образом , потребителей (или соответственно активных и пассивных элементов) и преобразователей электрической энергии. Цепь называют пассивной , если она состоит только из пассивных элементов, и активной , если в ней также содержатся активные элементы.

Источником электрической энергии называют элемент электрической цепи, осуществляющий преобразование энергии неэлектрического вида в электрическую. Потребителем электрической энергии называют элемент электрической цепи, преобразующий электрическую энергию в неэлектрическую. Преобразователем электрической энергии называют устройство, изменяющее величину и форму электрической энергии.

Для того чтобы выполнить расчет, необходимо каждое электротехническое устройство представить его схемой замещения . Схема замещения электрической цепи состоит из совокупности идеализированных элементов(резистор, конденсатор, катушка индуктивности).

Напряжение:

Зависимость между током и напряжением на элементе цепи называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ) элемента, которая обычно изображается графически.

В качестве потребителя в теории электрических цепей постоянного тока выступает резистор, характеризующийся сопротивлением (R), для которого справедлив закон Ома:

Идеализированный источник тока – это элемент цепи, ток которого не зависит от напряжения и является заданной постоянной величиной.

У реального источника тока с ростом напряжения вырабатываемый ток уменьшается. Любой реальный источник тока может быть приведен к идеализированному следующим образом:

Объединив эти две формулы, получаем:

Для противодействующего источника тока

Объединенная форма обобщенного закона Ома для ветвей, содержащих источник тока:

Где верхний знак соответствуют схеме, на которой U J и J сонаправлены.


  1. Структура электрической цепи.
К структурным или топологическим свойствам цепи относятся такие ее особенности, которые не связаны с характеристиками входящих в нее активных и пассивных элементов. К ним относятся следующие понятия: ветвь, узел, контур.

Ветвью электрической цепи называют участок, элементы которого включены последовательно друг за другом и обтекаются одним и тем же током.

Узлом электрической цепи называют место соединения нескольких ветвей. Узел связывает не менее трех ветвей и является точкой разветвления.

Ветви считаются соединенными последовательно, если они обтекаются одним и тем же током. Ветви считаются соединенными параллельно, если они присоединены к одной и той же паре узлов.

Контуром электрической цепи называется совокупность следующих друг за другом ветвей. Узлы, в которых эти ветви соединяются, являются точками разветвления. При обходе замкнутого контура начальная и конечная точки совпадают.
Цепь, в которой отсутствуют разветвления, называют одноконтурной, при наличии разветвлений – многоконтурной. Многоконтурная цепь характеризуется числом независимых контуров. Совокупность независимых контуров определяется тем, что каждый из последующих контуров, начиная от элементарного, отличается по меньшей мере одной новой ветвью. Число независимых контуров может быть определено по формуле Эйлера:

При параллельном соединении роль эквивалентной проводимости (или проводимости эквивалентного потребителя) играет сумма проводимостей всех потребителей (рис. 1.12.).

9-10) Эквивалентное преобразование «Звезда – треугольник»

В узлах a , b , c и треугольник, и звезда на рис. 1.14. соединяются с остальной частью схемы. Преобразование треугольника в звезду должно быть таковым, чтобы при одинаковых значениях потенциалов одноименных точек треугольника и звезды притекающие к этим точкам токи были одинаковы, тогда вся внешняя схема «не заметит» произведенной замены.

Выразим U ab треугольника через параметры потребителей и притекающие к этим узлам токи. Запишем уравнения Кирхгофа для контура и узлов a и b.

Заменим в первом уравнении токи I 3 и I 2 на соответствующие выражения:

Теперь получим выражение для этого же напряжения при соединении потребителей звездой:

Таким образом , сопротивление луча звезды равно произведению сопротивлений прилегающих сторон треугольника, деленному на сумму сопротивлений трех сторон треугольника.

Формулы обратного преобразования можно вывести независимо, либо как следствие соотношений через проводимости:

Или через сопротивления:

11) Баланс мощности.

Согласно закону Джоуля-Ленца, вся электрическая энергия, сообщаемая проводнику в результате работы сил электрического поля, превращается в тепловую энергию:

По обобщенному закону Ома.

Отсюда следует закон сохранения энергии, согласно которому алгебраическая сумма мощностей, подводимых ко всем ветвям разветвленной электрической цепи, равна нулю:

Существует еще одна форма записи баланса мощности:

В левой части суммируются мощности источников энергии, а в правой – мощности, преобразованные в потребителях в тепло. Мощности , отдающих энергию, берутся со знаком «+», а работающих в режиме потребителей – со знаком «–».

12) Расчет неразветвленных электрических цепей

Основой расчета одноконтурных (неразветвленных) электрических цепей, содержащих источники обоих видов и потребители, служат рассмотренные ранее законы Ома и Кирхгофа.

Если в цепи нет источников тока, а параметры потребителей ( R) и источников напряжения (Е ) заданы, то задача обычно состоит в определении тока контура. Положительное направление искомого тока выбирается произвольно и составляется уравнение:

Если в цепи, кроме потребителе ( R ) и источников ЭДС (E ), имеется источник тока (J ), то задача обычно сводится к определению напряжения на источнике тока U J , т.к. ток контура I совпадает с заданным током источника J. Положительная полярность U J выбирается произвольно, но предпочтительно у острия стрелки ставить знак «+» (такой полярности соответствует формула: ). Истинная полярность U J совпадает с выбранной, если при расчете U J выражается положительным числом, и противоположна выбранной, если U J . Искомое падение напряжения на источнике тока U J при отсутствии источников ЭДС определяется по формуле .

13) Метод пропорциональных величин.

В ветви наиболее удаленной от источника (R 6) задаются некоторым значением тока или напряжения. Для удобства расчетов обычно это 1А или 1В. Затем перемещаясь к началу цепи определяют поочередно токи и напряжения всех ветвей вплоть до ветви , содержащей источник. Тем самым определяют какие напряжение U вх и ток I в х . должен иметь источник для того, чтобы вызвать во всех ветвях токи и напряжения вычисленных значений. Если ЭДС (Е ) или задающий ток (J ) с этими значениями не совпадают, то необходимо пропорционально изменить вычисленные значения токов и напряжений ветвей путем умножениях их на отношение или .

I 3 можно определить по I закону Кирхгофа:

U 24 определяем по II закону Кирхгофа:

14) Метод эквивалентных преобразований. Формула токов в параллельных ветвях.

Разветвленную цепь с одним источником обычно упрощают, преобразуя в неразветвленную.

Дальнейший расчет: .

Ток I 3 определяется по закону Кирхгофа:

При расчетах удобно пользоваться формулой о токах в двух параллельных пассивных ветвях . Выведем ее на примере схемы. Напряжение по закону Ома определяется по формуле

15) Метод уравнений Кирхгофа.


  1. Обозначить токи ветвей и произвольно выбрать их положительное направление.

  2. Произвольно выбрать опорный узел и совокупность p = m – n + 1 независимых контуров.

  3. Для всех узлов, кроме опорного, составить уравнения по I закону Кирхгофа. Таких уравнений должно быть (n – 1).

  4. Для каждого выбранного контура составить уравнения по II закону Кирхгофа. Таких уравнений должно быть p .

  5. Система m уравнений Кирхгофа с m неизвестными токами решается совместно и определяются численные значения токов.

  6. Если необходимо, рассчитать с помощью обобщенного закона Ома напряжения ветвей или разность потенциалов узлов.

  7. Проверить правильность расчета с помощью баланса мощности.
Если в цепи есть q источников тока и контуры выбирать таким образом, чтобы каждый источник тока вошел только в один контур, то количество уравнений по II закону Кирхгофа можно уменьшить до m – n + 1 – q.

16)Метод Контурных Токов

За искомые принимают контурные токи. Число неизвестных в этом методе равно числу уравнений, которые необходимо было бы составить для схемы по II закону Кирхгофа, т.е. . Основан на II законе Кирхгофа
По найденным контурным токам при помощи I закона Кирхгофа определяются токи ветвей.

Таким образом , методика расчета цепи постоянного тока методом контурных токов следующая:



  1. Произвольно выбрать совокупность p независимых контуров, нанести на схему положительное направление контурных токов, протекающих в выбранных контурах.

  2. Определить собственные, общие сопротивления и контурные ЭДС и подставить их в систему уравнений вида.
Общее сопротивление контура (R ij = R ji ) представляет собой алгебраическую сумму сопротивлений потребителей ветви (нескольких ветвей), одновременно принадлежащих i -ому и j -ому контурам. В эту сумму сопротивление входит со знаком «+», если контурные токи протекают через данное сопротивление в одном направлении (согласно), и знак «–», если они протекают встречно.

Собственное сопротивление контура (R ii ) представляет собой арифметическую сумму сопротивлений всех потребителей, находящихся в i -ом контуре.

Контурные ЭДС представляют собой алгебраическую сумму ЭДС источников, входящих в контур. Со знаком «+» в эту сумму входят ЭДС источников, действующих согласно с обходом контура, со знаком «–» входят ЭДС источников, действующих встречно.


  1. Разрешить полученную систему уравнений относительно контурных токов, используя метод Крамера.

  1. Определить токи ветвей через контурные токи по I закону Кирхгофа.

  2. Проверить правильность расчетов при помощи баланса мощности.
Если в цепи содержится q источников тока, количество совместно рассматриваемых уравнений сокращается на q и становится равным р – q , поскольку токи в таких ветвях известны Необходимо, чтобы каждый источник тока входил только в один контур.

17) Метод узловых потенциалов.

В том случае, когда п- 1 – количество узлов, p – количество независимых контуров), данный метод более экономичен, чем метод контурных токов. Выводится из первого закона Кирхгофа и обобщенному закону Ома(через потенциалы).


  1. Обозначить все токи ветвей и их положительное направление.

  2. Произвольно выбрать опорный узел (? n ) и пронумеровать все остальные (n- 1)-e узлы.

  3. Определить собственные и общие проводимости узлов, а также узловые токи, т.е. рассчитать коэффициенты в системе уравнений.
Собственная проводимость узла (G ii ) представляет собой арифметическую сумму проводимостей всех ветвей, соединенных в i -ом узле.

Общая проводимость i-ого и j-ого узлов (G ij = G ji ) представляет собой взятую со знаком «–» сумму проводимостей ветвей, присоединенных одновременно к i- ому и j- ому узлам.

Проводимости ветвей с источниками тока полагаются равными нулю и в собственные и общие проводимости не входят!

Узловой ток (J ii ) состоит из двух алгебраических сумм: первая содержит токи источников тока, содержащиеся в ветвях, соединенных в i – ом узле; вторая представляет собой произведение ЭДС источников напряжения на проводимости соответствующих ветвей, соединенных в i – ом узле. Со знаком «+» в эту сумму входят E и J источников, действие

В электротехнике рассматривается устройство и принцип действия основных электротехнических устройств, используемых в быту и промышленности. Чтобы электротехническое устройство работало, должна быть создана электрическая цепь, задача которой передать электрическую энергию этому устройству и обеспечить ему требуемый режим работы.

Электрической цепью называется совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электрическом токе, ЭДС (электродвижущая сила) и электрическом напряжении.

ЭДС – величина, характеризующая источник энергии неэлектростатической природы в электрической цепи, необходимый для поддержания в ней электрического тока. Эдс численно равна работе по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутой цепи. Полная эдс в цепи постоянного тока равна разности потенциалов на концах разомкнутой цепи. В СИ измеряется в вольтах.

«Электрический ток – это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц – электронов » правильно только для электрического тока в вакууме, а точнее – электровакуумных приборах.

Альтернативой классическому понятию Электрического тока в проводнике является дипольная атомарная модель. При воздействии энергии источника электрического тока, все диполи атомов проводника поворачиваются, ориентируясь своими одноимёнными полюсами в одном направлении, обеспечивающем мгновенную (со скоростью света), передачу энергии на противоположный конец проводника.
Тогда определение электрического тока для проводников будет выглядеть так:
«Электрический ток – это способность атомов проводника осуществлять перенос электрических зарядов, путём магнитной ориентации под воздействием энергии источника электрического тока ».
Не понятно, что является носителем электрического заряда? Ведь диполи, не перемещаются вдоль проводника, они лишь ориентируются по магнитному полю, поворачиваясь на месте. А заряд это свойство материальных тел и в свою очередь без носителя существовать не может.
А носителя энергии, перемещающегося по проводнику на самом деле и нет! Энергия перемещается в виде фотонов – точечных электромагнитных колебаний имеющих чёткую геометрическую форму и поляризацию. Так как фотон не имеет массу, он способен двигаться со скоростью света – подобно радиосигналу, поскольку и свет, и радиосигнал – это тоже поток фотонов. При этом, двигаясь с такой огромной скоростью он, при отсутствии массы способен резко (без инерции) менять своё направление. Если это движение доверить электронам, то они «пробивали» бы металлы, разрушая их на молекулярном уровне, подобно мелкому космическому «мусору», вращающемуся на космической скорости на околоземных орбитах, и периодически выводящему из строя дорогие космические аппараты, «прошивая» обшивку аппаратов насквозь. Кстати, в электровакуумных приборах, где носителями энергии действительно выступают электроны, такое явление наблюдается.

Электрическое напряжение (электрический потенциал) измеряется прибором называемым Вольтметром – разность потенциалов, которая заставляет течь ток, измеряется в Вольтах (В). Так же, как для тока, для увеличения диапазона обозначений, существуют кратные приставки: (микро – микровольт (мкВ), мили – милливольт (мВ), кило – киловольт (кВ), мега – мегавольт (МВ).

Для анализа и расчета электрическая цепь графически представляется в виде электрической схемы, содержащей условные обозначения ее элементов и способы их соединения. Электрическая схема простейшей электрической цепи, обеспечивающей работу осветительной аппаратуры, представлена на рис. 1.1.

Все устройства и объекты, входящие в состав электрической цепи, могут быть разделены на три группы:

1) Источники электрической энергии (питания).

Общим свойством всех источников питания является преобразование какого-либо вида энергии в электрическую. Источники, в которых происходит преобразование неэлектрической энергии в электрическую, называются первичными источниками. Вторичные источники – это такие источники, у которых и на входе, и на выходе – электрическая энергия (например, выпрямительные устройства).

2) Потребители электрической энергии.

Общим свойством всех потребителей является преобразование электроэнергии в другие виды энергии (например, нагревательный прибор). Иногда потребители называют нагрузкой.

3) Вспомогательные элементы цепи: соединительные провода, коммутационная аппаратура, аппаратура защиты, измерительные приборы и т.д., без которых реальная цепь не работает.

Все элементы цепи охвачены одним электромагнитным процессом.

В электрической схеме на рис. 1.1 электрическая энергия от источника ЭДС E, обладающего внутренним сопротивлением r 0 , с помощью вспомогательных элементов цепи передаются через регулировочный реостат R к потребителям (нагрузке): электрическим лампочкам EL 1 и EL 2 .

Основные понятия и определения для электрической цепи

Для расчета и анализа реальная электрическая цепь представляется графически в виде расчетной электрической схемы (схемы замещения). В этой схеме реальные элементы цепи изображаются условными обозначениями, причем вспомогательные элементы цепи обычно не изображаются, а если сопротивление соединительных проводов намного меньше сопротивления других элементов цепи, его не учитывают. Источник питания показывается как источник ЭДС E с внутренним сопротивлением r 0 , реальные потребители электрической энергии постоянного тока заменяются их электрическими параметрами: активными сопротивлениями R 1 , R 2 ,…,R n . С помощью сопротивления R учитывают способность реального элемента цепи необратимо преобразовывать электроэнергию в другие виды, например, тепловую или лучистую.

При этих условиях схема на рис. 1.1 может быть представлена в виде расчетной электрической схемы (рис. 1.2), в которой есть источник питания с ЭДС E и внутренним сопротивлением r 0 , а потребители электрической энергии: регулировочный реостат R, электрические лампочки EL 1 и EL 2 заменены активными сопротивлениями R,R 1 и R 2 .


Источник ЭДС на электрической схеме (рис. 1.2) может быть заменен источником напряжения U, причем условное положительное направление напряжения U источника задается противоположным направлению ЭДС.

При расчете в схеме электрической цепи выделяют несколько основных элементов.

Ветвь электрической цепи (схемы) – участок цепи с одним и тем же током. Ветвь может состоять из одного или нескольких последовательно соединенных элементов. Схема на рис. 1.2 имеет три ветви: ветвь bma, в которую включены элементы r 0 ,E,R и в которой возникает ток I; ветвь ab с элементом R 1 и током I 1 ; ветвь anb с элементом R 2 и током I 2 .

Узел электрической цепи (схемы) – место соединения трех и более ветвей. В схеме на рис. 1.2 – два узла a и b. Ветви, присоединенные к одной паре узлов, называют параллельными. Сопротивления R 1 и R 2 (рис. 1.2) находятся в параллельных ветвях.

Контур – любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям. В схеме на рис. 1.2 можно выделить три контура: I – bmab; II – anba; III – manbm, на схеме стрелкой показывают направление обхода контура.

Условные положительные направления ЭДС источников питания, токов во всех ветвях, напряжений между узлами и на зажимах элементов цепи необходимо задать для правильной записи уравнений, описывающих процессы в электрической цепи или ее элементах. На схеме (рис. 1.2) стрелками укажем положительные направления ЭДС, напряжений и токов:

а) для ЭДС источников – произвольно, но при этом следует учитывать, что полюс (зажим источника), к которому направлена стрелка, имеет более высокий потенциал по отношению к другому полюсу;

б) для токов в ветвях, содержащих источники ЭДС – совпадающими с направлением ЭДС; во всех других ветвях произвольно;

в) для напряжений – совпадающими с направлением тока в ветви или элемента цепи.

Все электрические цепи делятся на линейные и нелинейные.

Элемент электрической цепи, параметры которого (сопротивление и др.) не зависят от тока в нем, называют линейным, например электропечь.

Нелинейный элемент, например лампа накаливания, имеет сопротивление, величина которого увеличивается при повышении напряжения, а следовательно и тока, подводимого к лампочке.

Следовательно, в линейной электрической цепи все элементы – линейные, а нелинейной называют электрическую цепь, содержащую хотя бы один нелинейный элемент.

Тема: Электромагнитные явления

Урок: Электрическая цепь и ее составные части

Вспомним, что на прошлом уроке мы оговаривали три условия наличия электрического тока:

1. наличие зарядов;

2. наличие источника тока (гальванического элемента и др.). Источник тока создает электрическое поле внутри проводника, что является причиной движения зарядов;

3. наличие электрической цепи. О последнем понятии мы будет говорить сегодня.

Электрическая цепь должна содержать источник тока (рис. 1-3), т. е. элемент, который создает в цепи электрическое поле и обеспечивает движение заряженных частиц, и потребитель тока, т. е. например, любой бытовой прибор (рис. 4): лампочку, фонарик, компьютер, телевизор, стиральную машину, холодильник и т. п. Источник тока и потребители всегда соединяются проводами (проводниками), т. е. такими элементами, которые способны проводить электрический ток и обладают большим количеством свободных заряженных частиц.

Рис. 1. Гальванический элемент ()

Рис. 2. Аккумулятор ()

Рис. 3. Электростанция ()

Таким образом, электрическая цепь имеет следующие основные составные элементы: источник тока, потребители тока, соединительные провода .

Конечно же, потребители тока сами по себе состоят из более мелких элементов, каждый из которых имеет свое название, функцию и особенности. Электрические цепи бывают сложными и простыми, мы начнем их изучение с простейших вариантов, например, с устройства карманного фонарика. В его составные части входят: источник питания, лампочка, соединительные провода и выключатель. В конце урока мы соберем электрическую цепь, аналогичную цепи внутри фонарика и обсудим ее принцип работы.

Для удобства электрические цепи принято изображать в виде схем, в которых приняты определенные обозначения различных элементов. Условные обозначения элементов электрических цепей известны и классифицированы определенным образом, их достаточно много, но мы познакомимся с основными из них.

Определение . Электрическая цепь , изображенная на рисунке, называется электрической схемой .

Гальванический элемент (источник тока)

Как видно из рисунка, длинной полоской обозначают положительный полюс источника, а короткой – отрицательный

Гальваническая батарея (аккумулятор)

Таким образом обозначается соединение нескольких гальванических элементов

Соединяющиеся провода

Место соединения проводов обозначается жирной точкой, которую еще зачастую именуют узлом

Несоединяющиеся провода

Провода, которые не соединяются, в точке пересечения никак особо не выделяются

Лампа накаливания (лампочка)

Зажимы для подключения электроприборов

К подобному элементу на схеме можно подключать какой-либо электроприбор

Ключ (выключатель)

Элемент цепи для ее замыкания и размыкания

Электрический звонок

Для запоминания этого обозначения можно заметить, что оно похоже на грибочек

Резистор

Этот элемент цепи имеет большое сопротивление

Нагревательный элемент

Плавкий предохранитель

Прибор, который обеспечивает безопасность работы электрической цепи

Указанные в таблице элементы являются составными частями простейших электрических цепей.

Рассмотрим простейшую электрическую цепь на примере устройства карманного фонарика. В нее входят источник питания, лампочка накаливания, соединительные провода и выключатель (ключ).

Собирать цепь удобно в следующей последовательности: сначала подключим лампочку к одному из полюсов источника тока (батарейки), затем второй контакт на лампочке подключаем к разомкнутому предварительно ключу (выключателю) и, чтобы замкнуть цепь, второй контакт ключа соединяем со свободным полюсом источника тока.

После сбора цепи видно, что лампочка не горит, т. к. она все еще разомкнута с помощью ключа, и электрический ток не идет (не выполнено условие замкнутости электрической цепи). Теперь замыкаем ключ, и лампочка загорается (рис. 5), т. к. цепь становится замкнутой и все условия существования электрического тока выполнены.

Рис. 5.

Изобразим схему собранной нами электрической цепи с использованием приведенных в таблице условных обозначений (рис. 6).

Рис. 6.

Конечно же, бессмысленно рассматривать с практической точки зрения те электрические цепи, в которых не выполняется работа электрического тока. О действии электрического тока и о выполнении им работы мы поговорим позже.

На следующем уроке нашей темой будет «Электрический ток в металлах».

Список литературы

  1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. – М.: Мнемозина.
  2. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
  3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

Дополнительные р екомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Академик ().
  2. Интернет-портал Mukhin.ru ().
  3. YouTube ().

Домашнее задание

  1. Стр. 78: вопросы № 1-4, стр. 79: упражнение № 13. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
  2. В вашем распоряжении есть гальванический элемент, лампочка, два ключа и соединительные провода. Нарисуйте принципиальную схему электрической цепи, в которой лампочка загорается только тогда, когда включены оба ключа.
  3. Железный гвоздь и отрезок медного провода воткнули в лимон. Потечет ли ток через провод, которым соединяют гвоздь и медный провод?
  4. С потолка в месте крепления люстры свисают три провода, по которым после подключения люстры идет ток. Если люстру подключить правильно, два выключателя работают таким образом, что один из них включает и выключает одну лампу, а другой – остальные три. Нарисуйте схему соединения ламп в люстре, выключателей и источника тока.

Человечество давно научилось использовать электрические явления природы в своих практических целях для получения, использования, а также преобразования энергии. Такое действие достигается путем применения определенных устройств. Элементы оборудования в совокупности образуют систему. Такая система известна, как электрическая цепь.

Элементы цепи

Электрическая цепь содержит в себе такие составляющие, как источники энергии, потребители, а также соединяющие их провода.

Существуют дополнительные приборы цепи, например, выключатели, измерители тока и защитные аппараты.

Источниками энергии в схеме такой цепи выступают аккумуляторы, генераторы тока и гальванические элементы. Их еще называют

В приемниках электрической цепи электроэнергия преобразовывается в другой тип энергии. Таким оборудованием бывают двигатели, нагреватели, лампы и т. д.

Стоит отметить, что система может быть внешней и внутренней. Они отличаются наличием приемника. Открытая цепь имеет его в своем составе, а закрытая – только

Электрическая цепь постоянного тока

Ток, величина которого не меняется с течением времени, называется постоянным.

Цепь, через которую проходит такой источник электричества, имеет замкнутую систему. Это электрические цепи постоянного тока. Их составляют различные элементы.

Для обеспечения постоянного источника энергии в системе применяются конденсаторы. Они способны накапливать запасы электрических зарядов.

Емкость конденсатора зависит от размера его металлических пластин.

Чем они больше, тем больший заряд может накопить этот элемент электрической цепи постоянного тока. Электрическую емкость изменяют в таких единицах, как фарада (ф). На схеме этот элемент выглядит следующим образом.

Вместе с источниками и приемниками тока эти элементы образуют электрические цепи постоянного тока.

Последовательное соединение в цепи

Большое количество электрических цепей состоят из нескольких приемников тока. Если эти элементы соединены друг с другом последовательно, то конец одного приемника присоединен к началу другого. Это последовательное соединение системы.

Сопротивление в этой электрической цепи приравнивается к сумме сопротивлений всех проводников системы. Они удлиняют пути прохождения тока, который будет одинаковым на отдельных участках системы.

Схема электрической цепи в классическом варианте содержит последовательно присоединенные проводники и нагляднее всего описывается таким прибором, как электрогирлянда.

Недостатком такой системы является тот факт, что в случае выхода из строя одного проводника, система не будет работать вся целиком.

Параллельное соединение цепи

Схема электрической цепи параллельного типа соединения элементов является системой, в которой начало содержащихся в ней проводников соединяются в одной точке, а концы их – в другой. Электрический ток в такой электрической системе имеет несколько вариантов пути прохождения. Он распределяется обратнопропорционально сопротивлению приемников энергии.

Если у потребителей величина сопротивления одинаковая, то через них будет проходить одинаковый ток. В случае когда у одного приемника энергии сопротивление меньше, через него может пройти больше тока, чем через другие элементы системы.

Электрическая цепь и электрический ток, протекающий по ней, характеризуют электромагнитные процессы при помощи напряжения и силы тока. Сумма отдельно взятых элементов системы будет равна току в точке их соединения.

Присоединяя к такой цепи новые элементы, сопротивление системы будет уменьшаться. Это связано с увеличением общего сечения проводников при соединении нового потребителя электроэнергии. Позитивной характеристикой такого способа соединения цепи является автономность каждого элемента.

При отключении одного потребителя, совокупное сечение проводников уменьшается, а сопротивление электрической цепи становится большим.

Смешанное соединение в цепи

Смешанный вариант соединения довольно распространен в сфере производства электротехники.

Эта цепь содержит в себе одновременно принцип последовательного и параллельного присоединения проводников.

Чтобы определить сопротивление нескольких потребителей такой схемы, находят отдельно сопротивление всех параллельно и последовательно присоединенных проводников. Их приравнивают к единому проводнику, что в итоге упрощает всю схему.

Режимы работы цепи

Опираясь на показатели нагрузки, различают такие режимы функционирования цепи: номинальный, холостой ход, замыкание и согласование.

При номинальной работе система выполняет характеристики, заявленные в техпаспорте оборудования. Холостой ход образуется в случае обрыва цепи. Этот режим работы относится к аварийным. Электрическая цепь в режиме короткого замыкания имеет сопротивление, которое равно нулю. Это также аварийный режим.

Согласование характеризуется перемещением наибольшей мощности от источника энергии к проводнику. В таком режиме нагрузка равняется сопротивлению источника питания.

Ознакомившись с основными характеристиками и видами такой системы, как электрическая цепь, становится возможным понять принцип функционирования любого электрооборудования. Данное устройство работы системы применяется к любому электрическому бытовому прибору. Применяя полученные знания, можно понять причину поломки оборудования или оценить правильность его работы в соответствии с техническими характеристиками, заявленными производителем.

Электрическая цепь и ее составные части

Для того чтобы использовать энергию электрического тока, нужно прежде всего иметь источник тока.

Электродвигатели, лампы, плитки, всевозможные приборы, работающие от электрического тока, называют приемниками или потребителями электрической энергии.

Электрическую энергию нужно доставить к приемнику. Для этого приемник соединяют с источником электрической энергии проводами. Чтобы включать и выключать в нужное время приемники электрической энергии, применяют ключи. Источник тока, приемники и ключи, соединенные между собой проводами, составляют электрическую цепь.

Чтобы в цепи был ток, она должна быть замкнутой, т. е. состоять только из проводников электричества. Если в каком-нибудь месте провод оборвется или на его место будет поставлен изолятор, ток в цепи прекратится. На этом и основано действие ключей.

Чертежи, на которых изображены способы соединения электрических приборов в цепь, называют схемами. Приборы на схемах обозначают условными знаками. Некоторые из них даны на рисунке 234. На рисунке 235 изображена схема простейшей электрической цепи:

Вопросы. 1. Какова роль источника тока в электрической цепи? 2. Какие приемники, или потребители, электрической энергии вы знаете? 3. Из каких частей состоит электрическая цепь? 4. Что такое замкнутая цепь? разомкнутая цепь? 5. Что такое схема электрической цепи?

Упражнения. 1. Рассмотрите устройство штепсельной вилки настольной лампы. Из какого материала изготовлены отдельные части ее? 2. Начертите схему цепи электрического звонка с кнопкой. 3. Начертите схему цепи, содержащей один гальванический элемент и два звонка, каждый из которых можно включать отдельно. 4. Придумайте схему соединения элемента, звонка и двух кнопок, расположенных так, чтобы можно было позвонить из двух разных мест. 5. На рисунке 236 дана схема соединения лампы и двух переключателей. Рассмотрите схему и подумайте, где можно применить такую проводку. 6. Нарисуйте схему цепи карманного фонаря (рис. 237) и назовите части этой цепи.

Схемы Электрических Цепей Постоянного Тока

При расчете электрических цепей в большинстве случаев известны параметры источников ЭДС или напряжения, сопротивления элементов электрической цепи, и задача сводится к определению токов в ветвях цепи. Таким образом, электрическая цепь на рис.


Точка Н определяет номинальный режим, если напряжение и ток соответствуют их номинальным значениям Uном и Iном, приведенным в паспорте источника электрической энергии.

Элемент электрической цепи, параметры которого сопротивление и др.
Электрические цепи (часть 1)

Элементы цепи Электрическая цепь содержит в себе такие составляющие, как источники энергии, потребители, а также соединяющие их провода. По закону Ома токи в каждой ветви: По первому закону Кирхгофа общий ток Смешанное соединение — комбинация первых двух соединений, где параллельное соединение может быть преобразовано к последовательному.

Для их составления необходимо задать условные направления токов в ветвях номер введем в соответствии с порядковым номером сопротивлений.

Метод узловых потенциалов Вторым методом, которым пользуются для решения сложных цепей, является метод узловых потенциалов. Тогда из выражения 1.

Внешняя вольт-амперная характеристика источника электрической энергии Точка X вольт-амперной характеристики источника электрической энергии отвечает режиму холостого хода х.

Подключение цепи к источнику постоянной ЭДС 5. Существуют дополнительные приборы цепи, например, выключатели, измерители тока и защитные аппараты.

КОНДЕНСАТОР В ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА [РадиолюбительTV 89]

Электрическая цепь постоянного тока

Алгебраическая сумма падений напряжений на резистивных элементах в любом замкнутом контуре равно алгебраической сумме ЭДС. Нелинейный элемент, например лампа накаливания, имеет сопротивление, величина которого увеличивается при повышении напряжения, а следовательно и тока, подводимого к лампочке.

Источник электрической энергии характеризуется понятием ЭДС Е , под которой понимают величину, численно равную энергии, получаемой внутри источника единицей электрического заряда.

При расчете в схеме электрической цепи выделяют несколько основных элементов. Этот метод основан на составлении уравнений по первому закону Кирхгофа: Схема сложной электрической цепи с двумя узлами.

Для разных электротехнических устройств указывают свои номинальные параметры.

Электрическая цепь в режиме короткого замыкания имеет сопротивление, которое равно нулю. В этой схеме реальные элементы цепи изображаются условными обозначениями, причем вспомогательные элементы цепи обычно не изображаются, а если сопротивление соединительных проводов намного меньше сопротивления других элементов цепи, его не учитывают.

Как видно, при параллельном соединении источников ток и мощность внешней цепи равны соответственно сумме токов и мощностей источников.

В случае последовательного соединения сопротивлений в ветви В общем виде уравнения узловых потенциалов имеют вид: Если в схеме имеются источники тока, то слагаемое в правой части будет равно сумме источников тока: Метод узловых потенциалов имеет преимущество, если число независимых узлов меньше числа контуров. Желательно во всех контурах положительные направления обхода выбирать одинаковыми, например, по часовой стрелке, как показано на рис.
Устройство и принцип работы двигателя постоянного тока. Схема двигателя постоянного тока.

Похожие статьи

Такая система известна, как электрическая цепь. Схема электрической цепи.

Ознакомившись с основными характеристиками и видами такой системы, как электрическая цепь, становится возможным понять принцип функционирования любого электрооборудования.

Отключение цепи от источника постоянной ЭДС 5. В противном случае это слагаемое отрицательно. При анализе электрической цепи рассматривают следующие режимы работы: холостого хода, номинальный, короткого замыкания и согласованный.

Электрическая цепь и электрический ток, протекающий по ней, характеризуют электромагнитные процессы при помощи напряжения и силы тока. Для электрической цепи на рис.

Для контура. Это произойдет, если к зажимам аb двухполюсника присоединена внешняя цепь с источниками питания. Точка К характеризует режим короткого замыкания к. Первый закон Кирхгофа: сумма токов в узле равна нулю 1.

Elektrotechnik fuer Grundlagen der Elektronik


Эта вольт-амперная характеристика строится по двум точкам 1 и 2 рис. Активный двухполюсник содержит источники электрической энергии, а пассивный двухполюсник их не содержит.

Мощность цепи несинусоидального тока 4. Для расчета цепей с двухполюсниками реальные активные и пассивные элементы цепи представляются схемами замещения. По этой причине для расчета сложных электрических цепей разработаны более рациональные методы расчета, основные из них рассмотрены ниже. За направление электрического тока в электротехнике принято направление, противоположное направлению движения электронов. Сложной электрической цепью называется цепь, содержащая несколько источников и которую нельзя свернуть до простой цепи последовательного или параллельного соединения.

Зная токи, можно найти напряжения на элементах цепи, мощность отдельных элементов и электрической цепи в целом, мощность источников и др. Контур — любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.
как решать задачи со сложными схемами

Элементы цепи

При сравнении внешних характеристик источника ЭДС рис. Мощность трёхфазной цепи 3.

Классический метод расчёта переходных процессов 5. В зависимости от электропроводности все вещества подразделяют на: 1.

Последовательное соединение в цепи Большое количество электрических цепей состоят из нескольких приемников тока.

Согласованный режим Согласованный режим электрической цепи обеспечивает максимальную передачу активной мощности от источника питания к потребителю. На схеме этот элемент выглядит следующим образом. В этой схеме реальные элементы цепи изображаются условными обозначениями, причем вспомогательные элементы цепи обычно не изображаются, а если сопротивление соединительных проводов намного меньше сопротивления других элементов цепи, его не учитывают.

Метод узловых потенциалов

Идеальному источнику тока приписывают внутреннее сопротивление, стремящееся к бесконечно большому значению, и неизменный ток Iк не зависящий от напряжения на его зажимах, равный току коротного замыкания, вследствие чего неограниченное увеличение присоединенной к источнику нагрузки сопровождается теоретически неограниченным возрастанием напряжения и мощности. Электрическая цепь и электрический ток, протекающий по ней, характеризуют электромагнитные процессы при помощи напряжения и силы тока.

Различают два рода тока: 1. Ветвь электрической цепи схемы — участок цепи с одним и тем же током. Последовательное включение источников питания источников ЭДС применяется тогда, когда требуется создать напряжение требуемой величины, а рабочий ток в цепи меньше или равен номинальному току одного источника ЭДС рис. Между узлами 1 и 3 имеются две параллельные ветви с источниками ЭДС Е1 и Е2 , между узлами 2 и 3 также имеются две параллельные ветви с резисторами R1 и R2. Данное устройство работы системы применяется к любому электрическому бытовому прибору.

По этой причине для расчета сложных электрических цепей разработаны более рациональные методы расчета, основные из них рассмотрены ниже. Сопротивление в этой электрической цепи приравнивается к сумме сопротивлений всех проводников системы. При сравнении внешних характеристик источника ЭДС рис. В случае когда у одного приемника энергии сопротивление меньше, через него может пройти больше тока, чем через другие элементы системы.

Классический метод расчёта переходных процессов 5. Стрелка в кружке указывает направление возрастания потенциала внутри источника ЭДС. Электрический ток в такой электрической системе имеет несколько вариантов пути прохождения. Это уравнение является линейным. В состав цепи входят: 1.
Законы Кирхгофа — Теория и задача

Монтажная схема электрической цепи –

§ 31. Принципиальные и монтажные электрические схемы

Простейшая демонстрационная электрическая цепь может содержать всего три элемента: источник, нагрузку и соединительные провода. Однако реальные работающие цепи намного сложнее. Помимо основных элементов они содержат различные выключатели, рубильники, пускатели, контакторы, предохранители, реле в автоматах, электроизмерительные приборы, розетки, вилки и др. При сборке электротехнических цепей электромонтажник руководствуется принципиальной электрической схемой.

Принципиальная электрическая схема представляет собой графическое изображение электрической цепи, на котором её элементы изображаются в виде условных знаков (табл. 10).

Таблица 10.
Условные обозначения элементов электрической цепи


На рисунке 54, а представлена простейшая принципиальная электрическая схема цепи, содержащая источник электрической энергии в виде батареи гальванических элементов, нагрузку в виде лампы накаливания и выключатель.

Рис. 54. Электрические схемы соединения элементов: а — принципиальная, б — монтажная

Принципиальная электрическая схема устройства является графическим документом. Условные обозначения и правила выполнения электрических схем определяются государственным стандартом, который обязаны соблюдать все инженеры и техники.

При вычерчивании электрических схем необходимо соблюдать размеры и пропорции условных графических обозначений (рис. 55).

Рис. 55. Размеры и пропорции условных электротехнических обозначений

Линии связей между элементами схемы проводят параллельно или взаимно перпендикулярно, соблюдая условие замкнутости цепи, наклонные линии не применяются.

Принципиальная схема показывает соединение только основных элементов цепи, без комплектующей арматуры (электророзетки, вилки, ламповые патроны). Поэтому электромонтажнику необходимо иметь ещё одну схему — монтажную.

Монтажная электрическая схема отображает точное расположение элементов относительно друг друга, комплектующую арматуру и места подключения проводов. Пример монтажной схемы приведён на рисунке 54, б. По этой схеме электромонтажник видит, что все элементы электрической цепи крепятся на монтажной плате. Источником служит батарея от карманного фонарика. Монтажные провода, идущие к батарее, припаиваются непосредственно к её электродам. Малогабаритная лампочка вворачивается в ламповый патрон, закреплённый на плате. Монтажные провода крепятся к клеммам лампового патрона с помощью пайки, как и провода к выключателю. Контакты выключателя закреплены также на монтажной плате.

Новые слова и понятия

Принципиальная и монтажная схемы, комплектующая арматура, элементы электрической цепи.

Порядок разработки монтажной схемы, её назначение и сфера применения

В конструкторской документации к любому электротехническому оборудованию в обязательном порядке включается монтажная схема. Давайте рассмотрим, насколько важен этот чертеж, что он позволяет понять персоналу, обслуживающему или эксплуатирующему оборудование, то есть его прямое назначение. Ознакомимся с примерами и принципом построения.

Назначение

Начнем с базисной основы. Для обслуживания, ремонта, монтажа или наладки оборудования необходимо понимать как алгоритм его работы, так и принцип действия. С этой целью в сопроводительную документацию изделий включаются схемы, представляющие собой чертежи, на которых отображаются условные обозначения компонентов и составных узлов устройства, а также существующие между ними связи.

Построение схем выполняется по нормам ЕСКД, которые регулирует соответствующий ГОСТ. Данные чертежи востребованы на этапе проектирования, производства, а также в процессе эксплуатации оборудования. В зависимости от назначения электрические схемы принято классифицировать по типам. Они бывают:

  1. Структурными. Используются для определения основных функциональных узлов устройства, отображения существующих взаимосвязей между ними и общего назначения.
  2. Функциональными. Содержат описание протекающих в участках цепи процессов. На этапе разработки позволяют составить аналитическую модель устройства, дающую представление о его функциональном назначении того или иного узла. В процессе эксплуатации на основании такой схемы обосновывается поведение оборудования, что существенно облегчает диагностику, отладку и ремонт. Пример функциональной схемы управления скоростью вращения двигателя асинхронного типа
  3. Принципиальными. Отображают элементную базу и связь всех компонентов между собой. Именно принципиальные схемы являются базисной основой для процесса разработки электрооборудования. Пример такой схемы показан ниже. Схема управления реверсом двигателя асинхронного типа
  4. Монтажными. Указывают геометрическое положение всех компонентов узла, а также отображают соединения между ними, выполненные связующими элементами. На основе схем данного типа производится сборка электрооборудования или его составных узлов. Рисунок ниже демонстрирует пример монтажной схемы запуска двигателя под управлением реверсивного магнитного пускателя, позволяющей наглядно представить подключение кнопочного поста. Управление реверсом (красным выделен кнопочный пост и магнитные пускатели)
  5. Схемами подключений, отображающих подключение внешних устройств.
  6. Схемами расположений, в отличие от монтажных показывают только положение элементов узла без отображения связей.
  7. Общими, этот тип схем позволяет получить наглядное представление об узлах и связях между всеми элементами, что облегчает понимание устройства сложного объекта.

Подведем итог, без перечисленных выше схем, не только невозможно создать качественное и надежное оборудование, но и затруднительно организовать его квалифицированное обслуживание.

Порядок разработки монтажной электрической схемы

Практикуется несколько способов разработки схем данного типа, выбор того или иного из них зависит как от типа монтажа элементов, так и функционального назначения оборудования. Например, для описания коммутации вторичной цепи используется адресная маркировка. Поскольку данный способ наиболее распространен, распишем порядок его разработки.

В первую очередь на чертеж наносится контур устройства, в который вписаны используемые в оборудовании элементы, например, клемники или рейки с зажимами. Масштаб при этом можно не соблюдать. Сверху чертежа (над контуром) указывается вид, в приведенном ниже примере это надпись «Задняя стенка ящика».

Каждый задействованный в схеме элемент получает уникальный адрес. Для его отображения чертят окружность (диаметр которой от 10 до 12мм.), разделенную горизонтально напополам. В верхнюю часть разделенной окружности заносится номер компонента, а в нижнюю условное обозначение, в соответствии с элементной схемой. Например, для клеммной колодки, состоящей из 10 зажимов, в монтажной схеме каждому из них допускается присвоить уникальный адрес.

Заметим, что элементам, коммутирующим силовые цепи, присваивается только условное обозначение, то есть без номера компонента.

Разработка схемы начинается с составления заготовки, согласно описанным выше правилам. Когда она готова, приступают к обозначению соединений, при этом используются адреса, а не линии. Такой принцип маркировки позволяет легко определять направления проводов, что существенно упрощает процесс монтажа.

Монтажно-коммуникационная схема ящика управления

Для более детального объяснения принципа построения монтажных схем рассмотрим несколько примеров.

Пример: монтажная схема электропроводки 1 комнатной квартиры.

На рисунке ниже приведена типовая схема электрической проводки. Глядя на графическое изображение, становится понятно, что она включает в себя две ветви. Первая обеспечивает поступление электричества в зал и прихожую, вторая предназначена для санузла, кухни и ванной комнаты. При этом обе линии одновременно запитывают как освещение, так и розетки для подключения электроприборов.

Пример монтажной схемы проводки

Безусловно, такой принцип подключения иррационален, поскольку в случае КЗ обесточится полностью помещение. Помимо этого, если планируется установка таких мощных потребителей электроэнергии, как кондиционер, бойлер или электропечь, для каждого из них желательно проводить отдельную линию питания.

Данная схема приведена в качестве примера, чтобы наглядно показать, как имея перед собой графическое изображение проекта, определить его слабые стороны.

Пример монтажной схемы теплого водяного пола в квартире.

Схема соединений может применяться не только для электрооборудования, как видно из рисунка ниже, она отлично отображает структуру теплого пола, подключенного к контуру центральной отопительной системы.

Монтажно-технологическая схема теплого пола

Условные обозначения:

  • 1 – вентиль шарового типа, установленный на подающую линию;
  • 2 – вентиль шарового типа, на выходе;
  • 3 — очищающий фильтр;
  • 4 – клапан на обратную линию;
  • 5 – трехходовая смесительная запорная арматура;
  • 6 – клапан для перезапуска;
  • 7 – насос, обеспечивающий циркуляцию рабочей жидкости;
  • 8 – кран, перекрывающий обратный коллектор;
  • 9 – запорная арматура, перекрывающая вход в подающий коллектор;
  • 10 – корпус обратного коллектора;
  • 11 – подающий коллектор;
  • 12 – запорная арматура шарового типа, перекрывающая обратку;
  • 13 – вентили для перекрытия подачи;
  • 14 – кран для стравливания воздуха;
  • 15 – дренажная запорная арматура;
  • 16 – батарея центрального отопления.

Данная схема приведена в качестве примера, не следует воспринимать такую организацию как эталонную. Если вы хотите сделать водяной теплый пол по такому принципу, то в первую очередь необходимо согласовать свой проект с компанией, предоставляющей услуги центрального отопления.

И в завершении приведем пример грамотно составленной монтажной схемы системы отопления на базе конвектора с термостатом.

Схема соединений отопительной системы с использованием конвекторов

Как правильно читать монтажные схемы.

Для понимания схем необходимо знать условные графические изображения компонентов, их буквенно-цифровые обозначения. Понимание принципа действия и алгоритма работы элементов будет существенно способствовать процессу сборки и отладке. В качестве обоснования таких требований приведем для примера монтажную схему базовой платы коротковолнового трансивера.

Монтажная схема КВ трансивера «Дружба М»

Как видно из рисунка, к схеме прилагается пояснение, в котором содержится необходимая для монтажа информация. Но ее будет явно недостаточно при отсутствии базовых знаний, в результате можно ошибиться с полярностью электролитических конденсаторов или диодов, и собранное устройство не будет функционировать.

Ради справедливости необходимо заметить, что подобную оплошность может допустить и специалист, именно поэтому на монтажных платах, изготовленных промышленным способом, принято наносить расположения элементов и указывать их полярность (см. рис. 9). Это существенно снижает вероятность ошибок при сборке.

Фотография фрагмента монтажной платы, на которою нанесены места «посадки» элементов

Принципиальные и монтажные электрические схемы

Урок 30. Технология 8 класс ФГОС

Конспект урока «Принципиальные и монтажные электрические схемы»

Современное электрическое оборудование в своей работе использует многочисленные технологические процессы, протекающие по различным алгоритмам.

Электромонтёру, напомним, что это специалист, который занимается эксплуатацией, монтажом, наладкой и ремонтом электрооборудования, нужно иметь правильную информацию обо всех особенностях электрооборудования. Для этого создают специальные электрические схемы.

Электросхема представляет собой документ, в котором по определённым правилам обозначаются связи между составными частями устройств, которые работают за счёт протекания электроэнергии.

Проще говоря, электрическая схема – это чертёж или графическое изображение электрооборудования и цепей связи.

Самая простая электрическая цепь может содержать всего лишь три элемента: источник, нагрузку и соединительные провода.

Но в реальности электрические цепи намного сложнее. Они, помимо основных элементов, содержат различные выключатели, рубильники, пускатели, контакторы, предохранители, реле в автоматах, электроизмерительные приборы, розетки, вилки и другое.

Всё это и указывается в электрической схеме и даёт понимание электромонтёрам о том, как работает установка и из каких элементов она состоит.

Основное назначение электросхемы – помощь в подключении установок, а также в поиске неисправности в цепи.

Электрические схемы создаются для электриков всех специальностей. Но каждая отдельная схема имеет свои особенности оформления. Чаще всего электрические схемы делят на принципиальные и монтажные.

Оба типа этих схем очень взаимосвязаны. Они дополняют информацию друг у друга, выполняются по единым стандартам, понятным всем пользователям, но имеют отличия в своём назначении.

Итак, принципиальная электрическая схема представляет собой графическое изображение электрической цепи, на котором все её элементы изображают в виде условных знаков.

На экране вы видите таблицу с условными обозначениями элементов электрической цепи.

Принципиальные электрические схемы создают в первую очередь для того, чтобы показать принцип работы и взаимодействие составляющих элементов в порядке очерёдности их срабатывания.

На экране вы видите простейшую принципиальную электрическую схему цепи.

Обратите внимание, она состоит из источника электрической энергии в виде батареи гальванических элементов, нагрузки в виде лампы накаливания и выключателя.

Что касается монтажных электрических схем, то они представляют собой чертежи или эскизы частей электрооборудования, по которым выполняется сборка, монтаж электроустановки. В монтажных схемах учитываются расположение, компоновка составных частей и отображаются все электрические связи между ними.

На экране вы видите пример монтажной электрической схемы.

По этой схеме электромонтёр увидит, что все элементы электрической цепи крепятся на монтажной плате. Источником электроэнергии служит батарея от карманного фонарика. Монтажные провода, которые идут к батарее, припаиваются непосредственно к её электродам. А малогабаритная лампочка вворачивается в ламповый патрон, который закреплён на плате. В свою очередь монтажные провода крепятся к клеммам лампового патрона с помощью пайки, как и провода к выключателю. А контакты выключателя также закреплены на монтажной плате.

По указанным примерам схем можно сделать вывод, что основным отличием принципиальной и монтажной электрических схем является то, что принципиальная схема показывает соединение только основных элементов цепи, без комплектующей арматуры (например, электророзеток, вилок, ламповых патронов), а вот монтажная электрическая схема показывает точное (реальное) расположение элементов относительно друг друга, комплектующую арматуру и места подключения проводов.

Получается, что все монтажные схемы создаются на основе принципиальных и содержат всю необходимую информацию по производству монтажа электроустановки, включая выполнение электрических соединений. Без их использования создать качественно, надёжно и понятно для всех специалистов электрические подключения современного оборудования невозможно.

Для того чтобы правильно вычертить электрическую схему нужно обязательно соблюдать размеры и пропорции условных графических обозначений.

Линии связей между элементами схемы обязательно нужно проводить параллельно или взаимно перпендикулярно, соблюдая условие замкнутости цепи, наклонные линии не применять.

На этом уроке мы говорили об электрических схемах. Узнали, что электросхема – это чертёж или графическое изображение электрооборудования и цепей связи. Основное назначение электрической схемы – помощь в подключении установок, а также в поиске неисправности в цепи. Электрические схемы чаще всего делят на принципиальные и монтажные. Принципиальные электрические схемы создают для того, чтобы показать принцип работы и взаимодействие составляющих элементов в порядке очерёдности их срабатывания. В монтажных схемах учитываются расположение, компоновка составных частей и отображаются все электрические связи между ними.

Что такое электрическая схема

В данной статье мы постараемся выяснить, что же такое электрическая схема, и каково ее назначение.

В общепринятом выражении схемой можно назвать документ, включающий в себя составные части какого-либо устройства (изделия), а с помощью условных обозначений на схемах наглядно показываются связи между этими составными частями.

Электрическая схема – это своего рода тот же документ, где обозначены электрические связи между составными частями электроустройства. Т.е. главное назначение электрической схемы – это понятие принципа работы того или иного электроустройства или электроцепи.

Наличие электросхемы дает возможность:

  • выполнять монтаж (сборку) установки (цепи) в соответствии с схемой;
  • осуществлять сверку со схемой при монтаже (для исключения ошибок) и пусконаладочных работах;
  • выполнять диагностику и устранять неисправности при ремонтных работах.

Электрические схемы можно разделить на несколько типов. В зависимости от типа схемы, технические сведения об устройстве и принципе его работы могут быть полными или общими.

Типы электросхем

  • структурные;
  • функциональные;
  • принципиальные;
  • монтажные.

Существуют строгие нормативы, регламентирующие выполнение (черчения) электрических схем. На сегодняшний день таким документом является ГОСТ 2.702-2011, он обязателен для всех типов электросхем.

Структурная электрическая схема

Данная электросхема дает представление о принципе действия устройства (электроустановки) и об основных его функциональных узлах (частях) лишь в общих чертах.
Работа над проектом, чаще всего, начинается именно с этой схемы. Изображение функциональных узлов (частей) выполняется в виде прямоугольников или условных графических изображений. Их реальное расположение при этом не принимается во внимание. Связи между узлами изображаются линиями, а направление протекания электрических процессов – стрелками на этих линиях. Так же на схеме указывают технические параметры функциональных частей в виде поясняющих надписей. структурная электрическая схема

Функциональная электрическая схема

Электросхема очень похожа на структурную схему. Основное отличие заключается в том, что функциональная схема более детально показывает принцип работы устройства (изделия, установки).
На данной электрической схеме досконально показываются происходящие процессы между функциональными узлами (частями).

Используйте на своих сайтах и блогах или на YouTube кликер для adsense

Принципиальная электрическая схема

Это самая распространенная электрическая схема из всех типов схем, она дает наиболее полное представление о работе всех электроцепей установки. На ней показываются все электрические и магнитные связи между функциональными частями и компонентами электроустановки. Принципиальная электросхема может быть как общей, так и однолинейной. Однолинейная схема проста по восприятию и очень широко применяется в электроэнергетике.

принципиальная электрическая схема

Монтажная электрическая схема

Данная электросхема показывает реальное расположение узлов и агрегатов электрической установки, а также связи между ними (электрические кабели и провода). В монтажной схеме применяется буквенно-цифровое обозначение всех элементов электрической цепи (электрические аппараты, соединения и т.д.) и нумерация проводов и кабелей. После монтажа электроустановки (электроцепи) эта нумерация сохраняется и наносится на провода посредством бирок или цифровых маркеров. Схема используется для непосредственного производства работ или для изготовления изделия.

Монтажная схема иногда носит другое название – схема соединений или схема подключения.

монтажная электрическая схема

Другие типы электрических схем

Стоит отметить, что существует еще несколько типов электросхем. Поговорим о них вкратце.

Топологическая схема (схема расположения) – показывается расположение составных частей (элементов) электроустройства. Также на схеме может указываться расположение устройства или объекта на местности (например, подстанции). Для лучшего восприятия топологическая схема часто выполняется в виде трехмерной модели. Расположение составных частей на схеме соответствует действительному расположению частей объекта в конструкции или на местности.

Мнемоническая схема – такой тип схемы выполняется в виде плаката, на котором показывается реальное состояние коммутационных аппаратов (их действующее положение) на управляемом ими объекте. Основное применение таких схем – диспетчерские пункты на объектах электроэнергетики. Значение мнемонических схем постепенно снижается благодаря повсеместному внедрению компьютеризированных систем управления контролем и сигнализацией.

Кабельные планы – это схема (чертеж) расположения электрических кабелей и проводов с указанием их маркировки.

Сама по себе электрическая схемы мало что дает, если человек не умеет ее правильно читать. О том как правильно читать электрические схемы можно узнать здесь. Особенно это относится к электрическим принципиальным схемам – такие схемы бывают весьма сложными и громоздкими и на их изучение может понадобиться много времени.

Чтобы читать принципиальную схему необходимо знать и понимать принцип действия отдельных приборов, элементов, аппаратов и узлов. Разобравшись в том, как связаны между собой все эти части схемы, можно понять как, собственно, функционирует схема. Другими словами, зная основы построения схем и разбираясь в протекающих там электрических процессах, можно научиться понимать, как работает электроустановка и другое электрооборудование, не пользуясь при этом специальным описанием (мануалом).

Принципиальная схема

– узнайте все о принципиальных схемах

Что такое принципиальная схема?

Принципиальная схема – это визуальное отображение электрической цепи с использованием основных изображений деталей или стандартных промышленных символов. Использование символа зависит от аудитории, просматривающей диаграмму. Эти два различных типа принципиальных схем называются графическими (с использованием основных изображений) или схематическим стилем (с использованием стандартных символов). Принципиальная схема в виде принципиальной схемы используется для визуального представления электрической цепи электрику.Принципиальная схема в графическом стиле будет использоваться для более широкой, менее технической аудитории.

Обозначения принципиальных схем

На принципиальной схеме можно использовать сотни различных символов. К ним относятся простые изображения объектов, таких как батарея или резистор, для графической схемы, или стандартные символы для таких объектов, как конденсаторы или катушки индуктивности.

В сочетании с символами принципиальной схемы существует также ряд различных типов стилей линий для соединения объектов.В случае пересечения линий используйте переходы, чтобы показать пересечение проводов. Важно понимать, кто будет просматривать принципиальную схему, чтобы гарантировать использование правильных типов символов.

Как создать принципиальную схему

Существует много разных способов создания принципиальной схемы. Их можно создавать вручную, но более эффективным способом является использование программного обеспечения для построения диаграмм, такого как SmartDraw, которое предназначено для этой цели. Программное обеспечение для построения диаграмм, специально разработанное для создания принципиальных схем, имеет несколько преимуществ.

  • Быстрая и простая конструкция.
  • Предоставляет доступ к тысячам символов.
  • Легко поделиться в электронном виде.
  • Обеспечивает точное размещение предметов.
  • Легко редактировать.

SmartDraw позволяет быстро, точно и легко создать принципиальную схему. Он также позволяет создавать собственные библиотеки символов, которые вы обычно используете.Посмотрите это краткое руководство по созданию электрических схем. Узнайте больше о том, как сделать принципиальную схему, прочитав это руководство по принципиальной схеме.

Примеры схем

Лучший способ понять принципиальные схемы – это посмотреть на некоторые примеры принципиальных схем.

Щелкните любую из этих принципиальных схем, включенных в SmartDraw, и отредактируйте их:

Просмотрите всю коллекцию примеров и шаблонов принципиальных схем SmartDraw.

Как читать схему

Добавлено в избранное Любимый 98

Обзор

Схемы

– это наша карта для проектирования, создания и устранения неисправностей схем. Понимание того, как читать схемы и следовать им, – важный навык для любого инженера-электронщика.

Это руководство должно превратить вас в грамотного читателя схем! Мы рассмотрим все основные символы схемы:

Затем мы поговорим о том, как эти символы связаны на схемах, чтобы создать модель цепи.Мы также рассмотрим несколько советов и приемов, на которые следует обратить внимание.

Рекомендуемая литература

Понимание схем – это довольно базовый навык работы с электроникой, но есть несколько вещей, которые вы должны знать, прежде чем читать это руководство. Посмотрите эти уроки, если они звучат как пробелы в вашем растущем мозгу:

Условные обозначения (часть 1)

Готовы ли вы к шквалу компонентов схемы? Вот некоторые из стандартизованных основных схематических символов для различных компонентов.

Резисторы

Самый фундаментальный из схемных компонентов и символов! Резисторы на схеме обычно представлены несколькими зигзагообразными линиями, с двумя выводами , выходящими наружу. В схемах, использующих международные символы, вместо волнистых линий может использоваться безликий прямоугольник.

Потенциометры и переменные резисторы

Переменные резисторы и потенциометры дополняют обозначение стандартного резистора стрелкой. Переменный резистор остается устройством с двумя выводами, поэтому стрелка просто расположена по диагонали посередине.Потенциометр – это трехконтактное устройство, поэтому стрелка становится третьей клеммой (дворником).

Конденсаторы

Обычно используются два символа конденсатора. Один символ представляет поляризованный (обычно электролитический или танталовый) конденсатор, а другой – неполяризованные колпачки. В каждом случае есть две клеммы, перпендикулярно входящие в пластины.

Символ с одной изогнутой пластиной указывает на то, что конденсатор поляризован. Изогнутая пластина обычно представляет собой катод конденсатора, который должен иметь более низкое напряжение, чем положительный анодный вывод.Знак плюс также должен быть добавлен к положительному выводу символа поляризованного конденсатора.

Катушки индуктивности

Катушки индуктивности

обычно представлены серией изогнутых выступов или петлевых катушек. Международные символы могут просто обозначать катушку индуктивности как закрашенный прямоугольник.

Коммутаторы

Коммутаторы

существуют во многих различных формах. Самый простой переключатель, однополюсный / однопозиционный (SPST), представляет собой две клеммы с полусоединенной линией, представляющей привод (часть, которая соединяет клеммы вместе).

Переключатели с более чем одним ходом, такие как SPDT и SP3T ниже, добавляют больше посадочных мест для привода.

Многополюсные переключатели обычно имеют несколько одинаковых переключателей с пунктирной линией, пересекающей средний привод.

Источники энергии

Так же, как существует множество вариантов питания вашего проекта, существует большое количество символов схем источника питания, которые помогают указать источник питания.

Источники постоянного или переменного напряжения

В большинстве случаев при работе с электроникой вы будете использовать источники постоянного напряжения.Мы можем использовать любой из этих двух символов, чтобы определить, подает ли источник постоянный ток (DC) или переменный ток (AC):

Батареи

Батарейки, будь то цилиндрические, щелочные батарейки типа AA или литий-полимерные аккумуляторные батареи, обычно выглядят как пара непропорциональных параллельных линий:

Чем больше пар линий, тем больше ячеек в батарее. Кроме того, более длинная линия обычно используется для обозначения положительной клеммы, а более короткая линия соединяется с отрицательной клеммой.

Узлы напряжения

Иногда – особенно на очень загруженных схемах – вы можете назначить специальные символы для узловых напряжений. Вы можете подключать устройства к этим символам с одним контактом , и они будут напрямую связаны с 5 В, 3,3 В, VCC или GND (землей). Узлы положительного напряжения обычно обозначаются стрелкой, направленной вверх, в то время как узлы заземления обычно включают от одной до трех плоских линий (или иногда стрелку или треугольник, направленную вниз).

Условные обозначения (часть 2)

Диоды

Базовые диоды обычно представляют собой треугольник, прижатый к линии.Диоды также поляризованы, поэтому для каждого из двух выводов требуются отличительные идентификаторы. Положительный анод – это вывод, входящий в плоский край треугольника. Отрицательный катод выходит за линию символа (воспринимайте его как знак -).

Существует множество различных типов диодов, каждый из которых имеет специальный рифф на стандартном символе диода. Светодиоды (LED) дополняют символ диода парой линий, направленных в сторону. Фотодиоды , которые генерируют энергию из света (в основном, крошечные солнечные элементы), переворачивают стрелки и направляют их в сторону диода.

Другие специальные типы диодов, такие как диоды Шоттки или стабилитроны, имеют свои собственные символы с небольшими вариациями на штриховой части символа.

Транзисторы

Транзисторы

, будь то биполярные транзисторы или полевые МОП-транзисторы, могут существовать в двух конфигурациях: положительно легированные или отрицательно легированные. Итак, для каждого из этих типов транзисторов есть как минимум два способа его нарисовать.

Биполярные переходные транзисторы (БЮТ)

БЮТ – трехполюсные устройства; у них есть коллектор (C), эмиттер (E) и база (B).Есть два типа BJT – NPN и PNP – и каждый имеет свой уникальный символ.

Контакты коллектора (C) и эмиттера (E) расположены на одной линии друг с другом, но на эмиттере всегда должна быть стрелка. Если стрелка указывает внутрь, это PNP, а если стрелка указывает наружу, это NPN. Мнемоника для запоминания: «NPN: n или p ointing i n ».

Металлооксидные полевые транзисторы (МОП-транзисторы)

Как и BJT, полевые МОП-транзисторы имеют три терминала, но на этот раз они названы исток (S), сток (D) и затвор (G).И снова, есть две разные версии символа, в зависимости от того, какой у вас полевой МОП-транзистор с n-каналом или p-каналом. Для каждого типа полевого МОП-транзистора существует ряд часто используемых символов:

Стрелка в середине символа (называемая основной частью) определяет, является ли полевой МОП-транзистор n-канальным или p-канальным. Если стрелка указывает внутрь, это означает, что это n-канальный MOSFET, а если он указывает, это p-канал. Помните: «n is in» (своего рода противоположность мнемонике NPN).

Цифровые логические ворота

Наши стандартные логические функции – И, ИЛИ, НЕ и ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ – имеют уникальные условные обозначения:

Добавление пузыря к выходу отменяет функцию, создавая NAND, NOR и XNOR:

У них может быть более двух входов, но формы должны оставаться такими же (ну, может быть, немного больше), и все равно должен быть только один выход.

Интегральные схемы

Интегральные схемы

решают такие уникальные задачи, и их так много, что они действительно не получают уникального символа схемы. Обычно интегральная схема представляет собой прямоугольник с выступающими по бокам выводами. Каждый вывод должен быть помечен как номером, так и функцией.

Схематические символы для микроконтроллера ATmega328 (обычно присутствующего на Arduinos), микросхемы шифрования ATSHA204 и микроконтроллера ATtiny45. Как видите, эти компоненты сильно различаются по размеру и количеству выводов.

Поскольку микросхемы имеют такой общий символ схемы, имена, значения и метки становятся очень важными. Каждая микросхема должна иметь значение, точно идентифицирующее имя микросхемы.

Уникальные ИС: операционные усилители, регуляторы напряжения

Некоторые из наиболее распространенных интегральных схем получают уникальный символ схемы. Обычно вы увидите операционные усилители, расположенные, как показано ниже, с 5 выводами: неинвертирующий вход (+), инвертирующий вход (-), выход и два входа питания.

Часто в один корпус интегральной схемы встроено два операционных усилителя, для которых требуется только один вывод для питания и один для заземления, поэтому тот, что справа, имеет только три контакта.

Простые регуляторы напряжения обычно представляют собой трехконтактные компоненты с входными, выходными и заземляющими (или регулирующими) контактами. Обычно они имеют форму прямоугольника с выводами слева (вход), справа (выход) и внизу (заземление / регулировка).

Разное

Кристаллы и резонаторы

Кристаллы или резонаторы обычно являются важной частью схем микроконтроллера. Они помогают обеспечить тактовый сигнал. Кристаллические символы обычно имеют два вывода, в то время как резонаторы, которые добавляют два конденсатора к кристаллу, обычно имеют три вывода.

Заголовки и разъемы

Будь то обеспечение питания или отправка информации, разъемы необходимы для большинства цепей. Эти символы различаются в зависимости от того, как выглядит разъем, вот образец:

Двигатели, трансформаторы, динамики и реле

Мы объединим их вместе, так как все они (в основном) так или иначе используют катушки. Трансформаторы (не самые очевидные) обычно включают две катушки, прижатые друг к другу, с парой линий, разделяющих их:

Реле обычно соединяют катушку с переключателем:

Динамики и зуммеры обычно имеют форму, аналогичную их реальным аналогам:

Двигатели

и обычно имеют обведенную буквой «М», иногда с небольшим количеством украшений вокруг клемм:

Предохранители и PTC

Предохранители и PTC – устройства, которые обычно используются для ограничения больших скачков тока – каждое имеет свой уникальный символ:

Символ PTC на самом деле является общим символом для термистора , резистора, зависящего от температуры (обратите внимание на международный символ резистора там?).


Несомненно, многие символы схем не включены в этот список, но те, что указаны выше, должны дать вам 90% грамотности в чтении схем. В общем, символы должны иметь довольно много общего с реальными компонентами, которые они моделируют. Помимо символа, каждый компонент на схеме должен иметь уникальное имя и значение, которое в дальнейшем помогает его идентифицировать.

Обозначения и значения имен

Один из важнейших ключей к схемотехнической грамотности – это способность распознавать, какие компоненты какие.Компонентные символы рассказывают половину истории, но каждый символ должен быть соединен как с именем, так и со значением, чтобы завершить его.

Имена и значения

Значения помогают точно определить, что такое компонент. Для схемных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, значение говорит нам, сколько у них Ом, фарад или генри. Для других компонентов, таких как интегральные схемы, значением может быть просто название микросхемы. Кристаллы могут указывать свою частоту колебаний как свою ценность.По сути, значение компонента схемы вызывает его наиболее важную характеристику .

Имена компонентов обычно представляют собой комбинацию одной или двух букв и числа. Буквенная часть имени определяет тип компонента – R для резисторов, C для конденсаторов, U для интегральных схем и т. Д. Каждое имя компонента на схеме должно быть уникальным; если в цепи несколько резисторов, например, они должны называться R 1 , R 2 , R 3 и т. д.Имена компонентов помогают нам ссылаться на определенные точки на схемах.

Префиксы имен довольно хорошо стандартизированы. Для некоторых компонентов, таких как резисторы, префикс – это просто первая буква компонента. Другие префиксы имен не столь буквальны; индукторы, например, L (потому что ток уже взял I [но он начинается с C … электроника – глупое место]). Вот краткая таблица общих компонентов и их префиксов:

9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 9025 D
Имя Идентификатор Компонент
R Резисторы
C Конденсаторы
L Индукторы
Q Транзисторы
U Интегральные схемы
Y Кристаллы и генераторы

Хотя эти термины являются «стандартизованными» названиями для обозначений компонентов, они не всегда используются.Вы можете увидеть интегральные схемы с префиксом IC вместо U , например, или кристаллы с маркировкой XTAL вместо Y . Используйте свой здравый смысл при диагностике, какая часть есть какая. Символ обычно должен передавать достаточно информации.

Схема чтения

Понимание того, какие компоненты есть на схеме, – это более чем полдела на пути к ее пониманию. Теперь все, что осталось, – это определить, как все символы связаны друг с другом.

Сети, узлы и метки

Схематические цепи сообщают вам, как компоненты соединяются вместе в цепи. Цепи представлены в виде линий между клеммами компонентов. Иногда (но не всегда) они имеют уникальный цвет, например, зеленые линии на этой схеме:

Соединения и узлы

Провода могут соединять две клеммы вместе, или их можно соединять десятки. Когда провод разделяется на два направления, образуется соединение . На схемах изображаем стыки с узлами , маленькими точками на пересечении проводов.

Узлы

позволяют нам сказать, что «провода, пересекающие этот переход , соединены ». Отсутствие узла на стыке означает, что два отдельных провода просто проходят мимо, не образуя никакого соединения. (При разработке схем обычно рекомендуется по возможности избегать этих несвязанных перекрытий, но иногда это неизбежно).

Сетевые имена

Иногда, чтобы схема была более разборчивой, мы даем цепи имя и маркируем ее, а не прокладываем провод по всей схеме.Предполагается, что цепи с таким же именем подключены, даже если между ними нет видимого провода. Имена могут быть написаны прямо поверх сети, или они могут быть «тегами», свисающими с провода.

Каждая цепь с таким же именем подключена, как на этой схеме для коммутационной платы FT231X. Имена и метки помогают сохранить схемы от слишком хаотичного (представьте, если бы все эти цепи были действительно соединены проводами). Цепям

обычно дается имя, в котором конкретно указывается назначение сигналов на этом проводе.Например, цепи питания могут быть обозначены «VCC» или «5V», а цепи последовательной связи – «RX» или «TX».

Советы по чтению схем

Определить блоки

Действительно обширные схемы следует разбивать на функциональные блоки. Это может быть раздел для ввода мощности и регулирования напряжения, или раздел микроконтроллера, или раздел, посвященный разъемам. Попытайтесь распознать, какие секции какие, и проследить за цепочкой от входа к выходу. По-настоящему хорошие разработчики схем могут даже выложить схему как книгу: входы слева, выходы – справа.

Если ящик схемы действительно хорош (например, инженер, который разработал эту схему для RedBoard), они могут разделить части схемы на логические помеченные блоки.
Распознать узлы напряжения

Узлы напряжения – это одноконтактные компоненты схемы, к которым мы можем подключать клеммы компонентов, чтобы назначить им определенный уровень напряжения. Это специальное приложение имен цепей, означающее, что все клеммы, подключенные к узлу напряжения с одинаковым именем, соединены вместе.

Узлы напряжения с одинаковыми названиями – например, GND, 5 В и 3,3 В – все подключены к своим аналогам, даже если между ними нет проводов.

Узел заземления особенно полезен, потому что очень многие компоненты нуждаются в заземлении.

Справочные листы данных компонентов

Если на схеме есть что-то, что не имеет смысла, попробуйте найти таблицу для наиболее важного компонента. Обычно компонент, выполняющий большую часть работы со схемой, – это интегральная схема, такая как микроконтроллер или датчик.Обычно это самый крупный компонент, часто расположенный в центре схемы.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Вот и все, что нужно для чтения схем! Зная символы компонентов, отслеживание цепей и определение общих меток. Понимание того, как работает схема, открывает вам целый мир электроники! Ознакомьтесь с некоторыми из этих руководств, чтобы попрактиковаться в новых знаниях схемотехники:

  • Делители напряжения – это одна из самых основных принципиальных схем.Узнайте, как с помощью всего двух резисторов превратить большое напряжение в меньшее!
  • Как использовать макетную плату – Теперь, когда вы знаете, как читать схемы, почему бы не сделать ее! Макетные платы – отличный способ создавать временные функциональные прототипы схем.
  • Работа с проводом – Или пропустите макет и сразу начните с проводки. Умение разрезать, зачищать и подключать провода – важный навык электроники.
  • Последовательные и параллельные схемы
  • – Построение последовательных или параллельных схем требует хорошего понимания схем.
  • Шитье проводящей нитью – Если вы не хотите работать с проволокой, как насчет создания схемы электронного текстиля с проводящей нитью? В этом прелесть схематических схем, одна и та же схематическая схема может быть построена множеством различных способов с использованием различных носителей.

электрическая схема | Схемы и примеры

Электрическая цепь , путь для передачи электрического тока. Электрическая цепь включает в себя устройство, которое передает энергию заряженным частицам, составляющим ток, например аккумулятор или генератор; устройства, использующие ток, такие как лампы, электродвигатели или компьютеры; и соединительные провода или линии передачи.Два основных закона, математически описывающих работу электрических цепей, – это закон Ома и правила Кирхгофа.

Принципиальная электрическая схема с выключателем, батареей и лампой.

© Открыть индекс

Подробнее по этой теме

Магнитная керамика: Электрические цепи

Хотя керамические ферриты имеют меньшую намагниченность насыщения, чем магнитные металлы, их можно сделать гораздо более резистивными к электрическому току…

Электрические цепи классифицируются по нескольким признакам. Цепь постоянного тока несет ток, который течет только в одном направлении. В цепи переменного тока проходит ток, который пульсирует вперед и назад много раз каждую секунду, как и в большинстве домашних цепей. (Для более подробного обсуждения цепей постоянного и переменного тока, см. электричество: Постоянный электрический ток и электричество: Переменные электрические токи.) Последовательная цепь представляет собой путь, по которому весь ток протекает через каждый компонент.Параллельная цепь состоит из ветвей, поэтому ток разделяется, и только часть его протекает через любую ветвь. Напряжение или разность потенциалов на каждой ветви параллельной цепи одинаковы, но токи могут отличаться. В домашней электрической цепи, например, одно и то же напряжение подается на каждый светильник или прибор, но каждая из этих нагрузок потребляет разное количество тока в соответствии с требованиями к мощности. Несколько одинаковых батарей, соединенных параллельно, обеспечивают больший ток, чем одна батарея, но напряжение такое же, как и у одиночной батареи. См. Также интегральная схема; настроенная схема.

Сеть транзисторов, трансформаторов, конденсаторов, соединительных проводов и других электронных компонентов в одном устройстве, таком как радиоприемник, также представляет собой электрическую цепь. Такие сложные схемы могут состоять из одной или нескольких ветвей в комбинациях последовательного и последовательно-параллельного расположения.

амперметр

Две схемы, показывающие амперметр, подключенный к простой цепи в двух разных положениях.

Британская энциклопедия, Inc. схема с вольтметром

Схема, показывающая вольтметр, подключенный к простой цепи.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Различия между схемами и схемами

Различия между принципиальными схемами и принципиальными схемами

Схемы и принципиальные схемы обычно используются в инженерных схемах. Возможно, вы слышали их очень часто, но они немного отличаются друг от друга.Их целевые пользователи или читатели различны, где схемы широко используются продвинутыми программами просмотра схем, в то время как принципиальные схемы удобны для новичков. Проиллюстрировав различия между принципиальными схемами и схемами, вы поймете, как использовать схемы при идентификации компонентов электрической системы, отслеживании цепи или даже при установке электрического оборудования.

Принципиальная схема: удобна для опытных пользователей

Схема или схематическая диаграмма представляет элементы системы с абстрактными и графическими символами вместо реалистичных изображений.Принципиальная схема больше ориентирована на понимание и распространение информации, а не на выполнение физических операций. По этой причине в схеме обычно опускаются детали, не относящиеся к информации, которую она намеревается передать, и могут добавляться упрощенные элементы, чтобы помочь читателям понять особенности и взаимосвязи.

Электронная схема для электроники – это рецепт для повара. Он расскажет вам, какие ингредиенты использовать и как их расположить и соединить.Вместо подробного объяснения рецепта используется схематическая диаграмма, показывающая устройство электроники. Электронные схемы состоят из цифровых электронных символов, которые представляют каждый из используемых компонентов. На следующей принципиальной схеме микроэлектронного устройства символы соединены линиями, показывающими, как соединять компоненты.

Принципиальные схемы также используются во многих других областях, не только в электрических системах. Например, когда вы едете в метро, ​​карта метро для пассажиров представляет собой своего рода схематическое изображение, на котором станции метро обозначены точками.Химический процесс также может быть отображен в схематической диаграмме с символами химического оборудования.

Принципиальная схема: удобнее для новичков

Принципиальная схема (также называемая электрической схемой, элементарной схемой и электронной схемой) представляет собой графическое представление электрической схемы. Принципиальные схемы широко используются для проектирования схем, изготовления и обслуживания электрического и электронного оборудования.Принципиальные схемы можно разделить на две категории – наглядные принципиальные схемы и принципиальные электрические схемы.

Графические схемы намного легче понять, чем принципиальные электрические схемы. Соединяя реалистичные электрические компоненты с проводкой, наглядная диаграмма позволяет зрителям легко и быстро идентифицировать электрические компоненты системы немедленно, не требуя профессиональных знаний. Это часто упоминается в руководстве пользователя для нормальной работы.В некоторой степени принципиальные схемы более практичны.

Часть 4: Что такое принципиальная электрическая схема?

Принципиальная схема представляет электрическую систему в виде изображения, которое показывает основные особенности или взаимосвязи, но не детали. На принципиальной схеме электрические компоненты и проводка не полностью соответствуют физическому устройству реального устройства.Если вы хотите понять схематическую диаграмму, вам необходимо овладеть базовыми знаниями в области электричества и физики, а также международно стандартизованными символами. Посмотрите на параллельные цепи ниже, вы можете обнаружить, что батарея представлена ​​в виде двух коротких линий, индикаторы – в виде круга с крестом внутри, а проводка отображается в виде линии. Инженеры-электрики в основном используют такую ​​принципиальную схему с унифицированными обозначениями цепей. Ниже представлена ​​принципиальная электрическая схема полупроводниковой электроники.

Принципиальные и принципиальные схемы являются важными инженерными схемами. EdrawMax , универсальное программное обеспечение для построения диаграмм, является отличным средством для создания схем и принципиальных схем. Бесплатно скачайте программу для создания своих работ.

EdrawMax: швейцарский нож для всего, что вам нужно для построения диаграмм

  • Легко создавайте более 280 типов диаграмм.
  • Предоставьте различные шаблоны и символы в соответствии с вашими потребностями.
  • Интерфейс перетаскивания и прост в использовании.
  • Настройте каждую деталь с помощью интеллектуальных и динамичных наборов инструментов.
  • Совместимость с различными форматами файлов, такими как MS Office, Visio, PDF и т. Д.
  • Не стесняйтесь экспортировать, печатать и делиться своими схемами.

КАК ПРОЧИТАТЬ ЦЕПНЫЕ СХЕМЫ: 4 шага

Хорошо, теперь, когда мы прошли через основы, давайте попробуем прочитать реальную схему цепи.Итак, давайте рассмотрим эту схему!

* Я пронумеровал каждый символ, чтобы мы оставались на той же странице, пока я описываю каждую часть.

Первый символ, который вы видите, – это символ с двумя горизонтальными линиями, одна меньше другой. ты помнишь что это? вы всегда можете вернуться к руководству. это батарея. в данном случае батарея на девять вольт. Если вы посмотрите на главу о полярности, вы увидите, что более длинная линия представляет собой положительный полюс батареи.
далее вы можете увидеть, что есть линия, соединяющая положительную сторону батареи со второй частью, которая, если вы посмотрите на руководство, вы найдете переключатель с двумя положениями: замкнут (включен) и разомкнут (выключен).кажется наоборот? это не потому, что если вы подумаете об этой маленькой дверце, как о штуке на закрывающемся символе, то она замкнет цепь, таким образом находясь «включенным».
Итак, когда мы щелкаем выключателем, куда идет электричество? эта волнистая линия – резистор. это символ, который вы ДЕЙСТВИТЕЛЬНО хотите запомнить. они есть почти в каждой цепи. в основном просто гарантирует, что не слишком много энергии от батареи будет поглощено следующей частью, сопротивляясь потоку электричества.
, поэтому последняя часть – это треугольник.это диод (как вы можете видеть на удобной диаграмме в этой библии). в данном случае светодиод или светодиод. помните, что светодиоды поляризованы, поэтому, когда вы действительно собираетесь сделать эту схему, убедитесь, что вы правильно ее вставили.
, наконец, вы можете видеть, что отрицательная сторона светодиода соединяется с отрицательной клеммой аккумулятора, и цепь замкнута!

ВОТ ЕСТЬ! фонарик! Теперь вы можете приступить к созданию самой вещи!

построение этой трассы принесет свои собственные проблемы.Итак, если вы хотите, чтобы вас обошли стороной, ознакомьтесь с моими инструкциями: «Создание схем: красота макетов». он пройдёт через точные этапы создания этого фонарика, в том числе где купить запчасти по самой низкой цене. но также научит вас более важным знаниям для построения всевозможных схем. (я действительно сделал это)
важное замечание, схема не скажет вам все, что вам нужно знать. в большинстве случаев будет отдельный текст, сообщающий вам, какие именно детали покупать, вы не можете просто вставить какой-либо резистор или конденсатор и еще много чего.У меня есть подробности о частях этого проекта в следующем руководстве, упомянутом выше.

ПОЖАЛУЙСТА, ПРОЦЕДУРА И КОММЕНТАРИЙ
это моя первая ible, мне нужна обратная связь

Как создать принципиальную схему?

Хотите создать принципиальную схему? Мы познакомим вас с принципиальной схемой и расскажем, как создать принципиальную схему с помощью нашего программного обеспечения для принципиальных схем.

Что такое принципиальная схема?

Принципиальная схема (также известная как элементарная схема, электрическая схема или электронная схема) – это визуализация электрической цепи.Он показывает поток и отношения между компонентами в электрической цепи. Принципиальные схемы также визуализируют физическое расположение проводов и компонентов, соединяющих их в различных электронных системах.

Назначение схем

Принципиальные схемы создаются как эскизы схемотехники. Принципиальная схема обеспечивает графическое представление физического расположения всех компонентов в цепи и связей между ними.Техник создает принципиальную схему в качестве руководства для реализации схемотехнического проектирования или связи.

Принципиальные схемы

Принципиальная схема – это графическое изображение электрических цепей. Он представляет собой схематическую иллюстрацию, которая показывает отношения между компонентами в цепи. На рисунке выше показана принципиальная схема, которая дает представление о том, как выглядят символы принципиальной схемы.

Как нарисовать принципиальную схему?

  1. Выберите Диаграмма> Новый в главном меню.
  2. В окне New Diagram выберите Circuit Diagram и нажмите Next .
  3. Выберите существующий шаблон принципиальной схемы или выберите Пустой для создания с нуля. Щелкните Далее .
  4. Введите имя диаграммы и нажмите ОК .
  5. Перетащите нужный символ принципиальной схемы из палитры на холст. Подключите их с помощью соответствующих соединительных линий.
  6. Когда вы закончите, вы можете экспортировать диаграмму как изображение (JPG, PNG, PDF, SVG и т. Д.) И поделиться ею со своими друзьями или коллегами (Проект > Экспорт> Активная диаграмма как изображение… ).
Обозначения цепей

| Electronics Club

Условные обозначения схем | Клуб электроники

Провода | Принадлежности | Устройства вывода | Переключатели | Резисторы | Конденсаторы | Диоды | Транзисторы | Аудио и радио | Метры | Датчики | Логические ворота

Следующая страница: Электричество и электрон

См. Также: Схемы соединений

Условные обозначения на схемах

Обозначения цепей используются в принципиальных схемах, показывающих, как соединены вместе.Фактическая компоновка компонентов обычно сильно отличается от принципиальной схемы.

Для построения схемы вам понадобится другая схема, показывающая расположение частей на макетная (для временных схем), стрипборд или печатная плата.

Принципиальная схема


Символы проводов и подключений

Проволока

Соединяет компоненты и легко передает ток от одной части цепи к другой.

Провода присоединились к

«Клякса» должна быть нарисована в месте соединения (стыковки) проводов, но иногда ее не показывают.Провода, подключенные на «перекрестке», должны быть слегка смещены в шахматном порядке для образования двух Т-образных переходов. как показано справа.

Провода не соединяются

В сложных схемах часто необходимо провести пересечение проводов, даже если они не связанный. Простое пересечение слева правильное, но может быть ошибочно прочитано как соединение, где о «капле» забыли. Символ моста справа не оставляет сомнений!



Символы источника питания

Ячейка

Поставляет электрическую энергию.Большая линия – положительный знак (+). Единичный элемент часто называют аккумулятором, но, строго говоря, аккумулятор – это два или более элемента, соединенных вместе.

Аккумулятор

Поставляет электрическую энергию. Батарея состоит из более чем одной ячейки. Большая линия – положительный знак (+).

Солнечная батарея

Преобразует свет в электрическую энергию.
Большая линия положительная (+).

Источник постоянного тока

Поставляет электрическую энергию.
DC = постоянный ток, всегда протекающий в одном направлении.

Электропитание переменного тока

Поставляет электрическую энергию.
AC = переменный ток, постоянно меняющий направление.

Предохранитель

Устройство безопасности, которое «взорвется» (расплавится), если ток, протекающий через него, превысит заданное значение.

Трансформатор

Две катушки проволоки, соединенные железным сердечником. Трансформаторы используются для повышения (увеличение) и понижение (уменьшение) переменного напряжения. Энергия передается между катушки магнитным полем в сердечнике, между катушками нет электрического соединения.

Земля (Земля)

Подключение к земле. В некоторых электронных схемах этот символ используется для обозначения 0 В (ноль вольт) источника питания, но для электросети и некоторых радиосхем это действительно означает землю. Он также известен как земля.


Символы выходных устройств

Лампа (осветительная)

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в свет. Этот символ используется для лампы, обеспечивающей освещение, например, автомобильной фары или лампы фонарика.

Лампа (индикатор)

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в свет. Этот символ используется для лампы, которая является индикатором, например, сигнальной лампой на приборной панели автомобиля.

Нагреватель

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в тепло.

Двигатель

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в кинетическую энергию (движение).

Белл

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.

Зуммер

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.

Индуктор, катушка, соленоид

Катушка с проволокой, которая создает магнитное поле, когда через нее проходит ток. Внутри катушки может быть железный сердечник. Может использоваться как преобразователь преобразование электрической энергии в механическую, притягивая что-либо магнитным путем.


Символы переключения

Двухпозиционный выключатель

Кнопочный переключатель позволяет току течь только при нажатии кнопки. Это переключатель, используемый для управления дверным звонком.

Автоматический выключатель

Этот тип нажимного переключателя нормально замкнут = включен, он разомкнут = выключен только при нажатии кнопки.

SPST, двухпозиционный переключатель

SPST = однополюсный, односторонний. Ток протекает только тогда, когда переключатель находится в положении «замкнуто = включено».

SPDT, двухпозиционный переключатель

SPDT = однополюсный, двусторонний. Двухпозиционный переключатель направляет поток тока по одному из двух путей в зависимости от его положения. Некоторые переключатели SPDT имеют центральное выключенное положение и описываются как «включено-выключено-включено».

Переключатель DPST

DPST = двухполюсный, одинарный. Двойной двухпозиционный выключатель, который часто используется для включения электросети, поскольку он может Изолируйте и токоведущие, и нейтральные соединения.

Переключатель DPDT

DPDT = двойной полюс, двойной бросок.
Этот переключатель можно подключить как реверсивный переключатель двигателя. Некоторые переключатели DPDT имеют центральное положение выключения.

Реле

Переключатель с электрическим приводом, например, цепь батареи 9 В, подключенная к катушка может переключать сеть переменного тока. Прямоугольник представляет катушку.
NO = нормально открытый, COM = общий, NC = нормально закрытый.



Условные обозначения резисторов

Резистор

Резистор ограничивает поток заряда.Использование включает ограничение тока, проходящего через светодиод, и медленно заряжают конденсатор в цепи синхронизации.
В некоторых публикациях используется старый символ резистора:

Реостат переменный резистор

Реостат имеет 2 контакта и обычно используется для контроля тока. Использование включает в себя управление яркостью лампы или скоростью двигателя и изменение скорости потока заряда в конденсатор в схеме синхронизации.

Потенциометр переменного резистора

Потенциометр имеет 3 контакта и обычно используется для контроля напряжения.Его можно использовать таким образом как преобразователь положения (угла управляющего шпинделя) в электрический сигнал.

Предустановленный переменный резистор

Для работы с предустановкой используется небольшая отвертка или аналогичный инструмент. Он предназначен для настройки при замыкании цепи, а затем для оставления без дальнейшей настройки. Пресеты дешевле стандартных переменных резисторов, поэтому их иногда используют в проектах для снижения стоимости.


Обозначения конденсаторов

Конденсатор неполяризованный

А конденсатор хранит электрический заряд.Его можно использовать с резистором в цепи синхронизации, для сглаживания подачи (обеспечивает резервуар заряда) и может использоваться как фильтр (блокирует сигналы постоянного тока, но пропускает сигналы переменного тока). Неполяризованные конденсаторы обычно имеют небольшие значения, менее 1 мкФ.

Конденсатор, поляризованный

А конденсатор хранит электрический заряд. Поляризованные конденсаторы должны быть подключены правильно. Обычно они имеют большие значения, 1 мкФ и больше. См. Использование выше.

Конденсатор переменной емкости

В радиотюнере используется переменный конденсатор.

Подстроечный конденсатор переменного тока

Этот тип переменного конденсатора предназначен для установки при замыкании цепи, а затем оставления без дальнейшей регулировки.


Диодные символы

Диод

Устройство, позволяющее току течь только в одном направлении.

Светоизлучающий диод

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в свет. Обычно сокращается до LED.

Стабилитрон

Для поддержания постоянного напряжения можно использовать стабилитрон.

Фотодиод

Светочувствительный диод.


Обозначения транзисторов

Транзистор NPN
Транзистор

A усиливает ток и может использоваться с другими компонентами для создания усилителя или схемы переключения. Этот символ обозначает биполярный переходной транзистор (BJT), тип, который вы, скорее всего, будете использовать в первую очередь.

Транзистор PNP
Транзистор

A усиливает ток и может использоваться с другими компонентами для создания усилителя или схемы переключения.Этот символ обозначает биполярный переходной транзистор (BJT), тип, который вы, скорее всего, будете использовать в первую очередь.

Фототранзистор

Транзистор светочувствительный.


Звуковые и радио символы

Микрофон

Преобразователь, преобразующий звук в электрическую энергию.

Наушники

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.

Громкоговоритель

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.

Пьезоэлектрический преобразователь

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.

Усилитель (общее обозначение)

Схема усилителя с одним входом. На самом деле это символ блок-схемы потому что он представляет собой схему, а не только один компонент.

Антенна (антенна)

Устройство для приема и передачи радиосигналов. Он также известен как антенна.


Измерители и осциллографы

Вольтметр

Измеряет напряжение.Правильное название напряжения – «разность потенциалов», но более широко используется напряжение.

Амперметр

Измеряет ток.

Гальванометр

Очень чувствительный измеритель, используемый для измерения крошечных токов, обычно 1 мА или меньше.

Омметр

Измеряет сопротивление. Большинство мультиметров имеют настройку омметра.

Осциллограф

Осциллограф используется для отображения «формы» электрических сигналов, показывая, как они меняются со временем.Его можно использовать для измерения напряжения и временных периодов.


Датчики (устройства ввода)

LDR

Преобразователь, преобразующий яркость (свет) в сопротивление (электрическое свойство). LDR = светозависимый резистор

Термистор

Преобразователь, преобразующий температуру (тепло) в сопротивление (электрическое свойство).



Символы логического элемента

Логические вентили обрабатывают сигналы, которые представляют истинный (1, высокий, + Vs, вкл.) Или ложный (0, низкий, 0В, выкл.).Для получения дополнительной информации см. Страницу о логических вентилях. Есть два набора символов: традиционный и IEC (Международная электротехническая комиссия).

НЕ

Элемент НЕ может иметь только один вход. «О» на выходе означает «нет». Выход логического элемента НЕ является обратным. (напротив) его входа, поэтому выход истинен, когда вход ложен. Вентиль НЕ также называется инвертором.


Традиционный


МЭК

И

Логический элемент И может иметь два или более входов.Выход логического элемента И истинен, когда все его входы истинны.


Традиционный


МЭК

NAND

Логический элемент И-НЕ может иметь два или более входов. ‘O’ на выходе означает ‘не’, показывая, что это N от И ворота. Выход логического элемента И-НЕ истинен, если все его входы не верны.


Традиционный


МЭК

ИЛИ

Логический элемент ИЛИ может иметь два или более входов.Выход логического элемента ИЛИ истинен, когда хотя бы один из его входов истинен.


Традиционный


МЭК

NOR

Логический элемент ИЛИ-НЕ может иметь два или более входов. ‘O’ на выходе означает ‘не’, показывая, что это N от OR вентиль. Выход логического элемента ИЛИ-НЕ является истиной, когда ни один из его входов не является истиной.


Традиционный


МЭК

EX-OR

Элемент EX-OR может иметь только два входа.Выход логического элемента EX-OR истинен, когда его входы различны (один истинный, один ложный).


Традиционный


МЭК

EX-NOR

Гейт EX-NOR может иметь только два входа. ‘O’ на выходе означает ‘not’, показывая, что это N ot EX-OR ворота. Выход элемента EX-NOR является истинным, если его входы одинаковы (оба истинны или оба ложны).


Традиционный


МЭК



Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно никому не будет передано. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2021 г.

.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *