Основные элементы электрической цепи постоянного тока: Элементы электрических цепей и схем

Элементы электрических цепей и схем

Для цепи постоянного тока пользуются понятиями двух основных элементов схемы: источника энергии с ЭДС Е и внутренним сопротивлением r_вт (рис. 1.2, а) и резистивного элемента — приемника (нагрузки) с сопротивлением r (рис. 1.2, б). Таким образом, применяя в дальнейшем термин «схема замещения», или, короче, «схема», будем подразумевать и соответствующую цепь. В дальнейшем, если нет специальных указаний, сопротивление соединяющих проводов не будет учитываться, так как оно должно быть много меньше сопротивления приемников.
Электродвижущая сила Е (рис. 1.2, а) численно равна разности потенциалов φ или напряжению U между положительным и отрицательным выводами 1 и 2 источника энергии при отсутствии в нем тока, т. е. как говорят, в режиме холостого хода, независимо от физической природы ее возникновения (контактная ЭДС, термо-ЭДС и т. д.):

Электродвижущую силу Е можно определить как работу сторонних (не электрических) сил, присущих источнику, затрачиваемую на перемещение единицы положительного заряда внутри источника от вывода с меньшим потенциалом к выводу с большим потенциалом. Направление действия ЭДС (от отрицательного вывода к положительному) указывается на схеме стрелкой.
Если к выводам источника энергии присоединить приемник (нагрузить), то в замкнутом контуре этой простейшей цепи возникает ток I (рис. 1.3), при этом напряжение или разность потенциалов на выводах 1 и 2 уже не будут равны ЭДС вследствие падения напряжения U_вт внутри источника энергии, т. е. на его внутреннем сопротивлении r_вт:

На рис. 1.4 представлена одна из наиболее типичных, так называемых внешних характеристик U₁₂(I) = U(I), т.е. зависимость напряжения на выводах нагруженного источника энергии от тока. Как показано на рисунке, при увеличении тока от нуля до напряжение на выводах источника энергии убывает практически по линейному закону:

Иначе говоря, при Е = const падение напряжения внутри источника энергии U_вт в указанных пределах растет пропорционально току. При дальнейшем росте тока нарушается пропорциональность между его значением и падением напряжения внутри источника энергии — внешняя характеристика не остается линейной. Такое уменьшение напряжения вызвано у одних источников энергии уменьшением ЭДС, у других увеличением внутреннего сопротивления, а у третьих одновременным уменьшением ЭДС и увеличением внутреннего сопротивления.
Развиваемая источником энергии мощность определяется равенством

Здесь следует указать на установившееся в электротехнике неточное применение термина «мощность». Так, например, говорят о генерируемой, отдаваемой, передаваемой, потребляемой мощности. В действительности генерируется, отдается, получается не мощность, а энергия. Мощность характеризует интенсивность энергетического процесса и измеряется количеством генерируемой, отдаваемой, передаваемой и других видов энергии в единицу времени. Поэтому правильно было бы говорить о мощности генерирования энергии, о мощности передачи энергии и т. д. Следуя традициям электротехники, будем применять приведенные выше краткие выражения.
Сопротивление приемника r (см. рис. 1.2,6) характеризует потребление электрической энергии, т. е. превращение электрической энергии в другие виды, при мощности

В общем случае сопротивление приемника зависит от тока в этом приемнике r(I).
По закону Ома напряжение на сопротивлении приемника, которое называется еще сопротивлением нагрузки?

U = rI. (1.4)

Отметим, что к открытию этого закона довольно близко подошел еще в 1801 -1802 гг. акад. В. В. Петров. Позднее, в 1826 г., этот закон был сформулирован Омом.
Наряду с сопротивлением для расчета цепей вводят понятие проводимости

g = 1/r.

Единица измерения тока (силы тока) называется ампер (1 А), ЭДС и напряжения — вольт (1 В), сопротивления — ом (1 Ом), причем 1 Ом = 1 В/1 А, проводимости — сименс (1 См = 1 / Ом), мощности — ватт (1 Вт = 1 В 1 А). При измерении всех величин можно применять кратные и дольные единицы, например килоампер (1 кА = 1000А), милливольт (1 мВ = 0,001 В), мегаом (1 МОм = 1000000 Ом), микроватт и т. д.
На практике часто бывает задана не зависимость сопротивления от тока r(I) приемника или резистивного элемента, представляющего приемник на схеме, а зависимость напряжения на резистивном элементе от тока U_ab(I) = U(I) или обратная зависимость тока от напряжения I (U). Характеристики U (I) и I (U) получили распространенное, хотя и не совсем точное название вольт-амперных (ВАХ).
На рис. 1.5 представлены ВАХ лампы с металлической нитью U₁(I) и лампы с угольной нитью U₂(I). Как показано на рисунке, связь между напряжением и током каждой лампы — нелинейная. Сопротивление лампы с металлической нитью растет с увеличением тока, а сопротивление лампы с угольной нитью с увеличением тока падает.
Электрические цепи, содержащие элементы с нелинейными характеристиками, называются нелинейными.
Если принять ЭДС источников энергии, их внутренние сопротивления и сопротивления приемников не зависящими от токов и напряжений, то внешние характеристики источников энергии U₁₂ (I) = U (I) и ВАХ приемников U_ab(I) = U(I) будут линейными (рис. 1.6).
Электрические цепи, состоящие только из элементов с линейными характеристиками, называют линейными.
Режим работы большого числа реальных электрических цепей дает возможность отнести их к линейным. Поэтому изучение свойств и методов расчета линейных электрических цепей представляет не только теоретический, но и значительный практический интерес.

Элементы электрической цепи. Закон Ома

Электрическая цепь состоит из источника энергии иее приемников, в которых электрическая, энергия преобразуется в другие виды энергии — тепловую, лучистую, механическую
и т. д.

В качестве источников энергии в цепи могут использоваться электрохимические источники, солнечные батареи, термоэлектропреобразователи, электрические генераторы.

На полюсах источника энергии получаются различные уровни электрических зарядов, которые стремятся выравниться через электрическую
цепь под действием электродвижущей силы (э.д.с), подобно тому, как уровни воды в различных сосудах, соединенных между собой
трубкой, стремятся выравниться под действием давления водяного столба.

 

Э.д.с. имеет одинаковую природу с напряжением. В цепи с источником тока э.д.с. равна напряжению на зажимах источника тока при отсутствии тока в цепи, то есть при разомкнутой внешней цепи.

Принято считать, что ток во внешней цепи направлен от положительного полюса (+) к отрицательному (—), то есть как бы от верхнего уровня к нижнему.

Различают источники э.д.с. и источники тока. У идеального источника э.д.с. напряжение на зажимах не должно меняться при любых токах нагрузки. В реальных условиях, однако, всякий источник э.дх. обладает собственным внутренним сопротивлением, на котором происходит падение напряжения при протекании тока в цепи. Поэтому на зажимах реального источника э.д.с. напряжение меняется в некоторых пределах в зависимости от тока нагрузки. На схемах реальный источник э.дх. изображают как последовательно соединенные источник э.д.с. и его внутреннее сопротивление (рис. 2.1, а).

В цепи с идеальным источником тока должен оставаться неизменным ток при любом сопротивлении приемника энергии. В реальных условиях в цепи, подключенной к источнику тока, сила тока меняется в некоторых пределах в зависимости от сопротивления приемника. Такой реальный источник тока на расчетных схемах изображают как идеальный, но с включенным на его зажимах параллельным резистивным элементом, сопротивление которого рарно внутреннему сопротивлению источника (рис. 2.1, б).

В замкнутой цепи, изображенной на рисунке 2.2, а, сила тока на всех участках цепи одинакова. Она зависит от э.д.с. Е источника и полного сопротивления R — величины, характеризующей противодействие электрической цепи току, и определяется законом Ома, выражающим зависимость между э.дс. Е (В), силой тока

I (А) и сопротивлением R (Ом):

I = E/R.                     (2.1)

Сопротивление всей цепи R равно сумме сопротивлений наружного (внешнего) участка цепи R_H и внутреннего сопротивления источника тока R_BH:

R=R_H+R_BH.

Закон Ома может быть применен и ко всей цепи, и к отдельным ее участкам. Так, для электрической цепи, изображенной на рисунке 2.3, а, можно написать:

I = U₁/R₁; I = U₂/R₂

; I = U₃/R_BH;

где I—’сила тока в цепи; U₁ —напряжение на сопротивлении R₁; U₂ — напряжение на сопротивлении R₂: U₃, — падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника тока Rвн.

Напряжение на внутреннем сопротивлении источника, а также на сопротивлениях цепи часто называют падением напряжения. Сумма напряжений на отдельных участках цепи равна электродвижущей силе (э.д.с.) источника:

U₁ + U₂ + U₃ = Е.

Из этого равенства следует, что напряжения и общая э.д.с. в цепи имеют разные знаки и их удобно представить графически.

Для большей наглядности и уяснения взаимодействия напряжений на элементах цепи и э.д.с. источника можно прибегнуть к графическому изображению (рис. 2.2, б и 2.3, б). Здесь длина отрезков, представляющих напряжения, пропорциональна их значениям (отрезки взяты в масштабе).

Стрелками на расчетных схемах указывают положительное направление э.д.с, напряжений и токов. Если сопротивление внешней цепи R_H стало небольшим по сравнению с внутренним сопротивлением R_BH источника и можно считать, что оно равно нулю, то в цепи возникает режим короткого замыкания источника энергии.

Сила тока I_K, при этом может достигать очень больших значений, так как сопротивление R_вн во много раз меньше сопротивления токоприемников. Сила тока короткого замыкания:

I_K = E/R_BH.

Короткое замыкание происходит, например, при повреждении изоляции, когда провода, идущие от источника тока к токоприемнику, соединяются (замыкаются) между собой. В общем случае закон Ома может быть записан в трех вариантах:

I=U/R; U = IR; R = U/I.

 

Следует заметить, что закон, Ома в том виде, в каком он рассмотрен нами, применим только к цепям постоянного тока и цепям переменного тока с активным сопротивлением (лампы накаливания, нагревательные приборы, резисторы). Активным называется такое сопротивление, в котором происходит необратимый процесс превращения электрической энергии в другой вид энергии (тепло, свет и т. д.).

 

Постоянный ток. Электрические цепи постоянного тока: расчет

Постоянным током являются передвигающиеся в определенном направлении частицы с зарядом. По-другому ток можно назвать такими величинами, как сила тока или напряжение, которые являются постоянными и в направлении, и по значению.

Рассмотрим его характеристику, применение, а также электрические цепи постоянного тока. Ответим на вопросы, каким образом проводится исследование электрической цепи, как она рассчитывается и на некоторые другие.

От плюса к минусу или наоборот?

В источнике электроны передвигаются от минусового значения к плюсовому. Несмотря на то что все об этом знают, принято считать направление от плюса к минусу. Интересно почему? Нам объясняют, что так исторически сложилось. Но так ли это на самом деле? Ведь эта «история» сложилась в какой-то совершенно незначительный промежуток времени.

В постоянном токе действуют главные законы электротехники: закон Ома и законы Кирхгофа. Ток называли раньше гальваническим, так как получили его в результате гальванической реакции. Когда электрический ток начали проводить в дома, велись жесткие споры о том, какой ток вводить: постоянный или переменный. «Войну» выиграл второй, так как он оказался менее затратным. Его гораздо проще передавать на большие расстояния благодаря легкой трансформации.

Как получается постоянный ток

Но и не исчез из использования постоянный ток. Электрические цепи постоянного тока встречаются, к примеру, в аккумуляторах.

Ток вырабатывается посредством электромагнитной индукции, после чего происходит выпрямление коллектором. Такую реакцию производит генератор, где тоже вырабатывается постоянный ток. Электрические цепи постоянного тока могут трансформироваться из переменного за счет преобразователей и выпрямителей.

Область применения

Применение этого вида достаточно широко. В большинстве бытовых приборов дома, к примеру, в компьютерном модеме, зарядке для мобильника, электрочайнике или кухонном комбайне работает именно постоянный ток. Электрические цепи постоянного тока вырабатываются и преобразуются на автомобильном генераторе и любом портативном приборе. На нем функционируют все промышленные двигатели, а в отдельных странах даже высоковольтные линии электрических передач. Даже в некоторых медицинских приборах он применяется.

Постоянный ток является более безопасным, так как смертельный исход может наступить при ударе током от 300 мА, а при переменном — уже при 50-100 мА.

Электрическая цепь

Связь обеспечивается всеми устройствами, благодаря которым осуществляется передача, распределение и преобразование тепловой, электромагнитной, световой и иных видов энергоинформации. Процессы описаны такими электродвижущими силами, как ток и напряжение.

Основные элементы электрических цепей постоянного тока

Основные элементы — это приемники и источники энергоинформации, соединяющиеся проводниками. В источниках различные виды энергии преобразуются в электрическую. А в приемниках, наоборот, электроэнергия переходит в иные виды.

Цепи, где преобразование, передача и получение электрической энергии происходит при постоянном значении напряжения и тока на протяжении всего времени, называются цепями постоянного тока. Там, где процесс происходит с переменным значением — цепями переменного тока.

Чтобы произвести расчет и исследование электрической цепи постоянного тока (лабораторная работа для этих целей обычно служит), применяется схема замещения, то есть идеализированная цепь для расчета реальной. Чтобы ее получить, заменить нужно все элементы схемы. Физические процессы должны быть выражены в каждом математическом описании.

Резистивные элементы

Резистор является одним из приемников электроцепи. Его характеризует активное сопротивление, которое измеряется в Омах. Резистивные сопротивления или, как их еще называют, активные вводятся в схемы замещения, чтобы учитывать преобразующуюся электромагнитную энергию в иные виды.

Расчет сложных электрических цепей постоянного тока производится, если задать положительное направление всех токов и напряжений. Выбирают направление их узла, имеющего большой потенциал к узлу с меньшим потенциалом.

При независящем сопротивлении от тока резистор называют линейным, а электрическую цепь — линейной резистивной. Вольт-амперная характеристика выражается через линейную функцию, проходящую через начало координат.

При анализе таких цепей часто применяют принцип упрощения, состоящий в замене сложных участков электрической цепи на простые. Но ток и напряжение меняться не должны. Тогда цепь свернется до самого простого вида. Соединенные резистивные элементы должны быть параллельно и последовательно преобразованы.

Последовательное и параллельное соединение

При последовательном соединении во всех элементах ток имеет одно и то же значение. Здесь напряжение определяется посредством суммы всех включенных сопротивлений, умноженной на I, то есть:

U=(R1+R2+RN)I=RI.

При параллельном соединении применяется постоянное напряжение, зато ток представляет собой сумму токов на каждом из элементов. Поэтому его можно представить как произведение напряжения на эквивалентную проводимость активных элементов. А она, в свою очередь, равна сумме проводимостей элементов. Вот из чего состоит постоянный ток.

Электрические цепи постоянного тока, помимо этого, содержат источники напряжения и тока.

Источники

Независимое напряжение (ЭДС, ток) от сопротивления внешней цепи называют его источником. Источник ЭДС (напряжения) измеряется на холостом ходу, то есть, где ток в источнике равен нулю. В схемах замещения резистор учитывает тепловые энергетические потери, которые выделяются из источника. Если он равен нулю, а источник тока — бесконечности, это — идеальный источник. Реальный всегда имеет конечное значение.

Внешние характеристики следующие: у источников ЭДС и напряжения зависимость возникает от протекающего тока, а у источника тока — от напряжения на зажимах.

Реальные источники имеют линейные и нелинейные участки. Рассмотрим методы расчета линейных электрических цепей постоянного тока. Они описаны в законе Ома для полной цепи, где I=E/(Rh+Rbh). Тогда U= E- RbhI. Из этих формул выводятся внутреннее сопротивление и внутренняя проводимость:

• Rbh=∆U/∆I;
• Gbh=∆I/∆U.

Расчет нелинейных электрических цепей постоянного тока производится на основе закона Кирхгофа. Методы расчета для линейных и нелинейных схем разные. Поэтому последние в рамках данной статьи не рассматриваются.

Приборы для измерения линейного участка

Электрическая емкость цепи постоянного тока содержит источники. А приборами, его измеряющие, являются: вольтметр для измерения напряжения на участке цепи и амперметр для последовательного включения в цепь. При нулевом значении внутреннего сопротивления и проводимости приборы являются идеальными.

Способы включения становятся более понятными при рассмотрении их с применением измерения сопротивления. По закону Ома R=U/I.

Мы знаем, что реальные приборы не имеют нулевого значения. Поэтому возможны лишь два варианта их включения:

• внутреннее сопротивление вольтметра в разы больше измеряемого амперметра — такое, чтобы снижение напряжения на нем не сокращало снижение на измеряемом сопротивлении, а напряжение, которое измеряется вольтметром должно соответствовать рабочему диапазону;
• внутреннее сопротивление вольтметра соизмеримо с измеряемым, а амперметра — существенно меньше измеряемого.

Эксперимент и задания для контрольной работы

Для измерения напряжения и тока применяются соответствующие генераторы. Внутреннее сопротивление у них измеряется посредством переключателей.

Вольтметр и амперметр входят в блок АВ1.

Для измерения сопротивления применяются специальные схемы. В источнике электродвижущей силы внутреннее сопротивление должно быть выключенным.

В рекомендуемом задании, которое должна иметь контрольная работа, электрические цепи постоянного тока изучаются посредством определения параметров источника электродвижущей силы, источника тока, измерения сопротивления, изучения включения параллельного и последовательного сопротивлений, ВАХ.

Режимы работы электрической цепи

 

Известно, что электрическая цепь – это совокупность определённых устройств, которые обеспечивают постоянное, непрерывное прохождение электрического тока. Работа цепи невозможна, если в ней отсутствуют какие-либо элементы; в обязательном порядке должны присутствовать как источники энергии, так и её проводники, а приёмники, как правило, – это основные устройства, образующие данную цепь.

Если учесть, что в электрической цепи встречаются различные элементы, которые делятся на три основные группы: источники энергии, проводники тока и приёмники, т. е., те элементы, которые питаются от тока и преобразуют энергию в другие её виды, то можно предположить, что существует и различные режимы работы электрических цепей.

Основные режимы работы электрических цепей

Как уже было сказано ранее, любая электрическая цепь может иметь довольно сложную структуру, зависящую от количества элементов в ней и её разветвлённости. Всё это приводит к тому, что цепь может работать в различных режимах.

Выделяют три основных режима работы: нагрузочный (или согласованный), режим короткого замыкания, а также режим холостого хода. Они отличаются друг от друга нагрузкой на электрическую цепь. Также можно выделить номинальный режим работы. В этом режиме работы все устройства в цепи работают при условиях, указанных для них как оптимальные. Эти характеристики прописываются производителем в паспортных данных при изготовлении устройства на заводе.

Нагрузочный, или согласованный режим работы. Если к источнику энергии в электрической цепи подключается какой-либо приёмник, то он обладает неким сопротивлением. Таким приёмником может быть любое устройство, например электрическая лампочка.

Если есть напряжение, то действует закон Ома, таким образом, ЭДС источника получается из суммы напряжений внешнего участка цепи и на внутреннем сопротивлении источника. Падение напряжение во внешней цепи будет равным напряжению на зажимах источника. Оно зависит от нагрузочного тока: чем меньше сопротивление нагрузки, тем больше ток и, соответственно, меньше напряжение на зажимах источника питания цепи.

Другими словами можно сказать, что нагрузочный или согласованный режим работы представляет собой режим, при котором происходит передача нагрузки повышенной мощности от источника. В этом режиме сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника, при этом расходуется максимальная мощность.

Однако, такой режим не рекомендуется использовать, так как при длительном превышении номинальных значений устройства могут выйти из строя.

Режим работы холостого хода. Этот режим работы электрической цепи характеризует разомкнутое её состояние – ток отсутствует, и все элементы отключены от источника питания.

В таком состоянии цепи внутреннее падение напряжение равно нулю, а напряжение на зажимах источника питание совпадает с ЭДС источника.

Т. е., можно сказать, что режим холостого хода характеризует электрическую цепь, когда она находится в разомкнутом состоянии, а сопротивление нагрузки отсутствует полностью или отключено. Такое состояние цепи можно использовать для измерения ЭДС источника питания.

Режим короткого замыкания. Этот режим работы считается аварийным, электрическая цепь не может работать нормально. Короткое замыкание возникает при соединении двух различных точек цепи, разница потенциалов которых отличается. Такое состояние не предусмотрено изготовителем устройства и нарушает его нормальную работу.

В этом режиме работы зажимы источника энергии замкнуты проводником («закорочены»), при этом его сопротивление близко к нулю. Часто, короткое замыкание происходит в тех случаях, когда соединяются два провода, которые связывают между собой источник и приёмник в цепи, как правило, их сопротивление незначительно, так что его можно назвать нулевым.

При возникновении режима короткого замыкания, ток в цепи значительно превышает номинальные значения (из-за отсутствия сопротивления). Это может привести в непригодное состояние источник энергии и приёмники в электрической цепи. В некоторых случаях это является результатом неправильных действий со стороны персонала, работающего с электротехническим оборудованием.

Конспект по электротехнике на тему ” Электрические цепи постоянного тока”

ЛЕКЦИЯ № 2

Электрические цепи постоянного тока.

ПЛАН

1. Понятие об электрических цепях, электрический ток, электродвижущая сила, закон Ома, электрическое сопротивление и проводимость.

Электрическая цепь – это совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, электрическом токе и электрическом напряжении.

Любая электрическая цепь состоит из следующих трех групп элементов, выполняющих определенную функцию:

– источники электрической энергии;

– приемники электрической энергии;

– вспомогательные элементы.

Источники электрической энергии (активные элементы) – это элементы электрической цепи, в которых происходит преобразование химической, тепловой, механической и других видов энергии в электрическую. Источниками электрической энергии являются, например, гальванические элементы, аккумуляторы, солнечные батареи, генераторы электрических станций и др.

Приемники электрической энергии (пассивные элементы) – это элементы электрической цепи, в которых происходит преобразование электрической энергии в другие виды энергии, а также ее запасание. Приемниками электрической энергии являются электрические двигатели, лампы накаливания, нагревательные элементы, громкоговорители, резисторы, конденсаторы, индуктивные катушки и др.

Вспомогательные элементы – это элементы электрической цепи, предназначенные для защиты, измерения, соединения источников и приемников электроэнергии и других вспомогательных функций. Вспомогательными элементами являются выключатели, предохранители, измерительные приборы, соединительные провода, разъемы и др. Для подключения к остальной части цепи каждый элемент цепи имеет внешние выводы, называемые также зажимами или полюсами. В зависимости от числа внешних выводов различают двухполюсные (резистор, конденсатор, катушка индуктивности) и многополюсные (транзистор, трансформатор, электронная лампа и др.) элементы.

В теории цепей предполагается, что каждый элемент цепи полностью характеризуется зависимостью между током и напряжениями на его зажимах, при этом процессы, имеющие место внутри элементов, не рассматриваются. В основе теории электрических цепей лежит принцип моделирования. В соответствии с этим принципом реальные элементы цепи заменяются их упрощенными моделями, построенными из идеализированных элементов. Используют пять основных типов идеализированных двухполюсных элементов: – идеальный резистор; – идеальный конденсатор; – идеальная индуктивная катушка; – идеальный источник напряжения; – идеальный источник тока.

В простейшем случае модель реального элемента может состоять из одного идеализированного элемента, в более сложных случаях она представляет собой соединение нескольких идеализированных элементов. Например, моделью реальной индуктивной катушки может быть последовательное соединение идеальной индуктивности и идеального резистора, учитывающего сопротивление проводов катушки. Кроме двухполюсных использую также многополюсные идеализированные элементы – управляемые источники тока и напряжения, идеальные трансформаторы и др.

Графические обозначения в электрических схемах

Направленное движение заряженных частиц  называется электрическим током.

За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов. Для существования электрического тока в проводнике необходимо создать в нем электрическое поле.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда Δq, переносимого через поперечное сечение проводника (рис. 1) за интервал времени Δt, к этому интервалу времени: I=ΔqΔt

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным.

Рисунок 1.Упорядоченное движение электронов в металлическом проводнике и ток I. S – площадь поперечного сечения проводника, E−→ – электрическое поле

В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в Амперах (А). Единица измерения тока 1 А устанавливается по магнитному взаимодействию двух параллельных проводников с током.

Немецкий физик Г. Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (т. е. проводнику, в котором не действуют сторонние силы), пропорциональна напряжению U на концах проводника:

I=1RU;U=IR

где R = const.

Величину R принято называть электрическим сопротивлением. Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором. Данное соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит Ом (Ом). Сопротивлением в 1 Ом обладает такой участок цепи, в котором при напряжении 1 В возникает ток силой 1 А.

Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными. Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками, сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат. Следует отметить, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при токах достаточно большой силы наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.

Для участка цепи, содержащего ЭДС, закон Ома записывается в следующей форме: IR=U12=ϕ1−ϕ2+E=Δϕ12+E; I=UR

Это соотношение принято называть обобщенным законом Ома или законом Ома для неоднородного участка цепи.

На рис. 1.8.2 изображена замкнутая цепь постоянного тока. Участок цепи (cd) является однородным.

Рисунок 1.8.2.

Цепь постоянного тока По закону Ома

IR=Δϕcd

Участок (ab) содержит источник тока с ЭДС, равной E.

По закону Ома для неоднородного участка, Ir=Δϕab+E

Сложив оба равенства, получим: I(R+r)=Δϕcd+Δϕab+E

Но Δϕcd=Δϕba=−Δϕab.

Поэтому : I=ER+r

Эта формула выражает закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи (внутреннего сопротивления источника).

Сопротивление r неоднородного участка на рис. 1.8.2 можно рассматривать как внутреннее сопротивление источника тока. В этом случае участок (ab) на рис. 1.8.2 является внутренним участком источника. Если точки a и b замкнуть проводником, сопротивление которого мало по сравнению с внутренним сопротивлением источника (R ≪r), тогда в цепи потечет ток короткого замыкания

Iкз=Er

Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой E и внутренним сопротивлением r. У источников с малым внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть очень велик и вызывать разрушение электрической цепи или источника. Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). Чтобы избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь включаются предохранители или специальные автоматы защиты сетей.

Базовая теория цепей постоянного тока | Глава 1. Напряжение, ток, энергия и мощность

Связь между напряжением и током

Земля — динамичное место. Объекты движутся, происходят химические реакции, температура то повышается, то понижается. Это изобилие вечной активности связано с концепцией энергии . Различные формы энергии — тепловая, механическая, химическая и т. д. — являются проявлениями фундаментальной сущности, которая приводит к физическим изменениям при передаче от одного объекта к другому.

Электричество — это форма энергии, возникающая в результате существования и движения заряженных частиц, называемых электронами. Когда накопление электронов создает разницу в электрической потенциальной энергии между двумя точками, мы имеем напряжение (в уравнениях напряжение обозначается V). Если эти две точки соединить проводящим материалом, электроны естественным образом будут перемещаться от более низкого напряжения к более высокому; это движение называется электрическим током , обозначаемым I.

Электричество является особенно удобной и универсальной формой энергии, и это сделало его мощным инструментом в руках бесчисленного количества умных людей, которые проектировали все, от крупного электрического оборудования до крошечных электронных устройств. Удивительно думать о разнообразных и сложных функциях, которые начинаются с электрической энергии, которая может передаваться по двум маленьким медным проводам.

 

Сравнение напряжения и тока

	Текущий	Напряжение
Символ	я	В
Отношения	Ток не может протекать без напряжения	Напряжение может существовать без тока
Измерено с	Амперметр	Вольтметр
Блок	А или ампер или сила тока	В или вольт или напряжение
Единица СИ	1 ампер = 1 кулон в секунду	1 вольт = 1 джоуль/кулон (V=W/C)
Поле	Магнитный	Электростатический
Последовательное соединение	Ток одинаковый для всех	Напряжение распределяется по компонентам
Параллельное соединение	Ток распределяется по компонентам	Напряжения одинаковы для всех компонентов

 

Мощность в электронике и способы ее расчета

В научном контексте мощность относится к скорости передачи энергии. Таким образом, электрическая мощность — это скорость, с которой передается электрическая энергия. Единицей измерения является ватт (Вт), где один ватт равен передаче одного джоуля (Дж) энергии за одну секунду (с).

`1\ W=1\ \frac{J}{s}`

Электрическая мощность в ваттах равна напряжению в вольтах, умноженному на ток в амперах.

`\text{мощность}=\text{напряжение}\ \times \text{ток}`

Единица вольт (В) определяется как джоули на кулон, т. е. она передает энергию (в джоулях) на кулон заряда. ампер (А) — это кулоны в секунду, т. е. сколько кулонов заряда проходит данную точку за одну секунду. Мы можем использовать эту информацию, чтобы подтвердить, что единица измерения электрической мощности соответствует приведенной выше формуле:

.

`\frac{\text{джоули}}{\text{секунды}}= \frac{\text{джоули}}{\text{кулон}}\times\frac{\text{кулоны}}{\text{ секунда}}`

В правой части уравнения два «кулоновских» члена сокращаются, и у нас остаются джоули в секунду.

Когда мы анализируем цепи, мы обычно обсуждаем мощность, используя термин «рассеиваемая» или «потребляемая» вместо «передаваемая».Это подчеркивает тот факт, что мощность уходит из электрической системы или используется электрическим компонентом. Мы не говорим «перенесено», потому что, как правило, конечное состояние или местонахождение энергии не имеет значения.

Например, если напряжение на резисторе составляет 5 В, а ток через резистор составляет 0,5 А, резистор передает 2,5 Вт мощности (в виде тепла) в окружающую среду. Однако в большинстве случаев мы не собираемся передавать энергию. Мы просто хотим спроектировать функциональную схему, и, следовательно, мы думаем о том, сколько энергии теряется (т.т. е. рассеивается) или используется (т. е. потребляется).

 

Два распространенных типа напряжения: постоянный и переменный ток

Существует два распространенных способа передачи электрической энергии: постоянный ток и переменный ток.

Постоянный ток (DC) может увеличиваться или уменьшаться всевозможными способами, но величина изменений обычно невелика по сравнению со средним значением. Однако наиболее фундаментальная характеристика постоянного тока заключается в следующем: он не меняет регулярно направление.Это отличается от переменного тока (AC) , который регулярно меняет направление и используется во всем мире для распределения электроэнергии.

Термины «постоянный ток» и «переменный ток» стали прилагательными, которые часто используются для описания напряжения. Поначалу это может немного сбить с толку: что такое напряжение постоянного тока или напряжение переменного тока? Это не лучшая терминология, но вполне стандартная. Напряжение постоянного тока — это напряжение, которое создает или будет производить постоянный ток, а напряжение переменного тока создает или будет производить переменный ток, и это создает еще одну проблему терминологии.«Постоянный ток» и «переменный ток» иногда присоединяются к слову «ток», хотя эти фразы означают «постоянный ток» и «переменный ток». Суть в том, что «постоянный ток» и «переменный ток» больше не являются точными эквивалентами «постоянного тока» и «переменного тока»; Постоянный ток в общем случае относится к величинам, которые не меняют регулярно полярность или имеют очень низкую частоту, а переменный ток в общем случае относится к величинам, которые регулярно меняют полярность с частотой, которая не является «очень низкой» в контексте данная система.

Сейчас мы сосредоточимся на цепях постоянного тока. Цепи переменного тока немного сложнее и будут обсуждаться позже в этой главе.

 

Символы напряжения

 

Что такое напряжение постоянного тока?

Пожалуй, наиболее знакомым источником постоянного напряжения является батарея. Батарея — это устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую; он обеспечивает напряжение, которое не меняется быстро или не имеет обратной полярности, но напряжение постепенно уменьшается по мере разрядки аккумулятора.

Напряжение постоянного тока можно измерить с помощью вольтметра или (чаще) многофункционального устройства, известного как мультиметр (сокращенно DMM, где D означает «цифровой»). Мультиметры могут измерять, среди прочего, напряжение, ток и сопротивление.

 

Рис. 1. Измерение напряжения, отображаемое на цифровом дисплее мультиметра.

 

Вольтметр обеспечивает простейший способ определения точного значения напряжения постоянного тока, хотя в некоторых случаях он не может предоставить важную информацию, поскольку не может четко отображать быстрые изменения. Это важное соображение в настоящее время, потому что многие напряжения постоянного тока генерируются импульсными стабилизаторами, что приводит к высокочастотным колебаниям, называемым пульсациями .

 

Что такое постоянный ток?

Когда между двумя клеммами присутствует напряжение постоянного тока и к клеммам подключен провод или резистивный элемент, будет протекать постоянный ток. Наиболее распространенным резистивным элементом является резистор; мы узнаем больше об этом компоненте на следующей странице. Лампа накаливания также является резистивным элементом.

Ток можно измерить с помощью устройства, называемого амперметром (или амперметром, имеющим функцию мультиметра), но измерение тока менее удобно, чем измерение напряжения. Щупы вольтметра просто соприкасаются с двумя токопроводящими поверхностями (т. е. без изменения схемы), а щупы амперметра необходимо вставить в путь тока:

 

Рис. 2. В этой схеме используется переключатель для установления пути тока во время нормальной работы и разрыва пути тока, когда необходимо вставить амперметр или цифровой мультиметр.

 

Условный поток тока против. Электронный поток

Очень важно понимать разницу между обычным потоком тока и потоком электронов . Электроны имеют отрицательный заряд и, следовательно, они движутся от более низкого напряжения к более высокому. Однако на рисунке 2 стрелка указывает, что ток течет от положительной клеммы батареи к отрицательной клемме батареи, другими словами, от более высокого напряжения к более низкому.

Обычный ток изначально был основан на предположении, что электричество связано с движением положительно заряженных частиц. Теперь мы знаем, что это неверно, но в контексте анализа цепей традиционная модель протекания тока не является неверной. Это совершенно верно, потому что при последовательном применении всегда дает точные результаты. Кроме того, у него есть то преимущество, что создается интуитивно понятная ситуация, в которой ток течет от более высокого напряжения к более низкому, точно так же, как жидкость течет от более высокого давления к более низкому давлению, а вода падает с более высокого уровня на более низкий уровень.

В мире электротехники цепи обсуждаются и анализируются с использованием обычного тока, а не электронного тока.

 

Как измерить постоянный ток

Давайте рассмотрим простой случай, когда батарея питает две лампочки с неодинаковым сопротивлением.

 

Рис. 3. Базовая схема, состоящая из 3-вольтовой батареи и двух резистивных элементов.

 

Когда через лампочку течет ток, сопротивление нити накала вызывает потерю напряжения, которая пропорциональна сопротивлению и силе тока.Мы называем это напряжением на лампе или падением напряжения на лампе .

 

Рисунок 4. Вольтметры используются для измерения напряжения на лампочках.

 

Мы видим, что напряжение на лампочке А равно 2В, а напряжение на лампочке В равно 1В.

Далее измерим ток.

 

Рис. 5.Амперметр вставлен таким образом, чтобы ток, протекающий через лампочки, поступал в один щуп, через схему измерения тока устройства и выходил из другого щупа.

 

Предположим, что мы измеряем 1А. Теперь мы сделали измерения, необходимые для определения рассеиваемой мощности лампочек.

 

Расчет мощности постоянного тока

Чтобы рассчитать мощность, рассеиваемую каждой лампочкой, мы подставляем измеренные значения в приведенную выше формулу.

Если мы хотим узнать мощность, рассеиваемую всей схемой, мы складываем мощность, рассеиваемую отдельными компонентами:

Или мы можем умножить ток от батареи на напряжение батареи:

Следите за новостями, потому что на следующей странице мы представим закон Ома, который выражает фундаментальную зависимость между током, напряжением и сопротивлением.

курсов PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров.ПДХ Инжиниринг.

“Мне нравится широта ваших курсов HVAC; не только экологичность или энергосбережение

курсы.”

 

 

Рассел Бейли, ЧП

Нью-Йорк

“Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам

для раскрытия мне новых источников

информации.”

 

Стивен Дедук, П.Е.

Нью-Джерси

“Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

очень быстро отвечают на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использоваться

еще раз. Спасибо.”

Блэр Хейворд, ЧП

Альберта, Канада

“Веб-сайт прост в использовании. Хорошо организован. Я обязательно воспользуюсь вашими услугами снова.

Я передам вашу компанию

имя другим на работе.”

 

Рой Пфлейдерер, ЧП

Нью-Йорк

“Справочный материал был превосходным, и курс был очень информативным, тем более что я думал, что уже знаком

с деталями Канзас

Авария в городе Хаятт.”

Майкл Морган, П.Е.

Техас

“Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится возможность просмотреть текст перед покупкой. Я нашел класс

информативный и полезный

на моей работе.”

Уильям Сенкевич, Ч.Е.

Флорида

“У вас большой выбор курсов и очень информативные статьи. Вам

– лучшее, что я нашел.”

 

 

Рассел Смит, ЧП

Пенсильвания

“Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, предоставляя время для проверки

материал. ”

 

Хесус Сьерра, ЧП

Калифорния

“Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы. На самом деле,

человек узнает больше

от сбоев.”

 

Джон Скондрас, ЧП

Пенсильвания

“Курс был хорошо составлен, и использование тематических исследований является эффективным

способ обучения.”

 

 

Джек Лундберг, ЧП

Висконсин

“Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы, т.е. позволяете

студент для ознакомления с курсом

материал перед оплатой и

получение викторины.”

Арвин Свангер, ЧП

Вирджиния

“Спасибо, что предложили все эти замечательные курсы. Я, конечно, выучил и

очень понравилось. ”

 

 

Мехди Рахими, ЧП

Нью-Йорк

“Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска и

подключение к Интернету

курсы.”

Уильям Валериоти, ЧП

Техас

“Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. Курс был легким для понимания. Фотографии в основном давали хорошее представление о

обсуждаемые темы.”

 

Майкл Райан, ЧП

Пенсильвания

“Именно то, что я искал. Нужен 1 балл по этике, и я нашел его здесь.”

 

 

 

Джеральд Нотт, ЧП

Нью-Джерси

“Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых кредитов PDH. Это был

информативно, выгодно и экономично.

Очень рекомендую

всем инженерам. ”

Джеймс Шурелл, ЧП

Огайо

“Я ценю, что вопросы “реального мира” и имеют отношение к моей практике, и

не основано на какой-то непонятной секции

законов, которые не применяются

– “обычная” практика.”

Марк Каноник, ЧП

Нью-Йорк

“Отличный опыт! Я многому научился, чтобы использовать его в своем медицинском устройстве

организация.”

 

 

Иван Харлан, ЧП

Теннесси

“Материал курса имеет хорошее содержание, не слишком математический, с хорошим акцентом на практическое применение технологий.”

 

 

Юджин Бойл, П.Е.

Калифорния

“Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо представлена,

а онлайн формат был очень

доступный и простой

использование. Большое спасибо.”

Патрисия Адамс, ЧП

Канзас

“Отличный способ добиться соответствия непрерывному образованию PE в рамках временных ограничений лицензиата.”

 

 

Джозеф Фриссора, ЧП

Нью-Джерси

“Должен признаться, я действительно многому научился. Распечатанная викторина помогает во время

просмотр текстового материала. я

также оценил просмотр

предоставлены фактические случаи.”

Жаклин Брукс, ЧП

Флорида

“Документ Общие ошибки ADA в проектировании помещений очень полезен.

тест требовал исследования в

документ но ответы были

всегда в наличии.”

Гарольд Катлер, ЧП

Массачусетс

“Это было эффективное использование моего времени. Спасибо за разнообразие выбора

в дорожной технике, который мне нужен

для выполнения требований

Сертификация PTOE.”

Джозеф Гилрой, ЧП

Иллинойс

“Очень удобный и доступный способ заработать CEU для выполнения моих требований в штате Делавэр.”

 

 

Ричард Роудс, ЧП

Мэриленд

“Узнал много нового о защитном заземлении. До сих пор все курсы, которые я проходил, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

Курсы со скидкой.”

 

Кристина Николас, ЧП

Нью-Йорк

“Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду дополнительных

курсы. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

необходимость путешествовать. ”

Деннис Мейер, ЧП

Айдахо

“Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры для приобретения блоков PDH

в любое время.Очень удобно.”

 

Пол Абелла, ЧП

Аризона

“Пока все было отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня не так много

пора искать куда

получить мои кредиты от.”

 

Кристен Фаррелл, ЧП

Висконсин

“Это было очень информативно и поучительно.Легко понять с иллюстрациями

и графики; определенно получается

легче впитывать все

теории.”

Виктор Окампо, инженер.

Альберта, Канада

“Хороший обзор принципов полупроводников. Мне понравилось проходить курс по номеру

.

мой собственный темп во время моего утра

метро

на работу.”

Клиффорд Гринблатт, ЧП

Мэриленд

“Просто найти интересные курсы, скачать документы и получить

викторина. Я бы очень рекомендую

вам в любой PE нуждающийся

Единицы CE.”

Марк Хардкасл, ЧП

Миссури

“Очень хороший выбор тем во многих областях техники.”

 

 

 

Рэндалл Дрейлинг, ЧП

Миссури

“Я заново узнал то, что забыл. Я также рад принести финансовую выгоду

от ваш рекламный адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40%. ”

Конрадо Касем, П.Е.

Теннесси

“Отличный курс по разумной цене. Буду пользоваться вашими услугами в будущем.”

 

 

 

Чарльз Флейшер, ЧП

Нью-Йорк

“Это был хороший тест, и я фактически проверил, что я прочитал профессиональную этику

Коды

и Нью-Мексико

правила.”

 

Брун Гильберт, П.Е.

Калифорния

“Мне очень понравились занятия. Они стоили времени и усилий.”

 

 

 

Дэвид Рейнольдс, ЧП

Канзас

“Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительного

Сертификация

.”

 

Томас Каппеллин, П.Е.

Иллинойс

“У меня истек срок действия курса, но вы все равно выполнили обязательство и дали

мне то, за что я заплатил – много

с благодарностью!”

 

Джефф Ханслик, ЧП

Оклахома

“CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы

для инженера. ”

 

 

Майк Зайдл, П.Е.

Небраска

“Курс был по разумной цене, а материал был кратким и

в хорошем состоянии.”

 

 

Глен Шварц, ЧП

Нью-Джерси

“Вопросы соответствовали урокам, а материал урока

хороший справочный материал

для дизайна под дерево.”

 

Брайан Адамс, П.Е.

Миннесота

“Отлично, я смог получить полезную информацию с помощью простого телефонного звонка.”

 

 

 

Роберт Велнер, ЧП

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт прохождения программы «Строительство прибрежных зон — Проектирование»

Корпус Курс и

очень рекомендую. ”

 

Денис Солано, ЧП

Флорида

“Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики штата Нью-Джерси очень понравились

прекрасно приготовлено.”

 

 

Юджин Брэкбилл, ЧП

Коннектикут

“Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

обзор везде и

когда угодно.”

 

Тим Чиддикс, ЧП

Колорадо

“Отлично! Поддерживайте широкий выбор тем на выбор.”

 

 

 

Уильям Бараттино, ЧП

Вирджиния

“Процесс прямой, никакой чепухи. Хороший опыт.”

 

 

 

Тайрон Бааш, П.Е.

Иллинойс

“Вопросы на экзамене были пробными и демонстрировали понимание

материала. Тщательный

и полный”.

 

Майкл Тобин, ЧП

Аризона

“Это мой второй курс, и мне понравилось то, что курс предложил мне, что

поможет в моей линии

работы.”

 

Рики Хефлин, ЧП

Оклахома

“Очень быстрая и простая навигация. Я определенно воспользуюсь этим сайтом снова.”

 

 

 

Анджела Уотсон, ЧП

Монтана

“Прост в исполнении. Никаких недоразумений при подходе к сдаче теста или записи сертификата.”

 

 

 

Кеннет Пейдж, П.Е.

Мэриленд

“Это был отличный источник информации о нагреве воды с помощью солнечной энергии. Информативный

и отличное освежение.”

 

 

Луан Мане, ЧП

Коннетикут

“Мне нравится подход к подписке и возможности читать материалы в автономном режиме, а затем

вернись, чтобы пройти тест. ”

 

 

Алекс Млсна, П.Е.

Индиана

“Я оценил количество информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях.”

 

Натали Дерингер, ЧП

Южная Дакота

“Материалы обзора и образец теста были достаточно подробными, чтобы я мог

успешно завершено

курс.”

 

Ира Бродская, ЧП

Нью-Джерси

“Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материал для изучения, а затем вернуться

и пройди тест. Очень

удобный и на моем

собственное расписание.”

Майкл Гладд, ЧП

Грузия

“Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет. ”

 

 

 

Деннис Фундзак, ЧП

Огайо

“Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат. Спасибо за создание

процесс простой.”

 

Фред Шайбе, ЧП

Висконсин

“Положительный опыт.Быстро нашел подходящий мне курс и закончил

PDH за один час в

один час.”

 

Стив Торкилдсон, ЧП

Южная Каролина

“Мне понравилась возможность загрузки документов для ознакомления с содержанием

и пригодность до

наличие для оплаты

материал .”

Ричард Ваймеленберг, ЧП

Мэриленд

“Это хорошее пособие по ЭЭ для инженеров, не являющихся электриками. ”

 

 

 

Дуглас Стаффорд, ЧП

Техас

“Всегда есть место для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, которому требуется

улучшение.”

 

Томас Сталкап, ЧП

Арканзас

“Мне очень нравится удобство прохождения викторины онлайн и получения немедленного

Сертификат

.”

 

 

Марлен Делани, ЧП

Иллинойс

“Обучающие модули CEDengineering – очень удобный способ доступа к информации по

многие различные технические области снаружи

по своей специализации без

необходимость путешествовать.”

Гектор Герреро, ЧП

Грузия

Электрические цепи постоянного тока Рона Куртуса

SfC Главная > Физика > Электричество >

Рона Куртуса (пересмотрено 17 октября 2019 г. )

A электрическая цепь постоянного тока (DC) состоит из источника электричества постоянного тока, такого как батарея, с проводником, идущим от одной из клемм источника к набору электрических устройств, а затем обратно к другой клемме , в полной цепи.

Цепь постоянного тока необходима для существования электричества постоянного тока. Цепи постоянного тока могут быть последовательными, параллельными или комбинированными. Понимание цепей постоянного тока важно для изучения более сложных цепей переменного тока, таких как те, которые используются в домашних условиях.

Возможные вопросы:

• Из чего состоит электрическая цепь?
• Что такое последовательная цепь?
• Что такое параллельная цепь?

Этот урок ответит на эти вопросы.Полезный инструмент: Преобразование единиц измерения

---

---

Простая схема

Если вы возьмете непрерывный источник постоянного тока, такой как батарея, и соедините проводящие провода от положительного и отрицательного полюсов батареи к электрическому устройству, такому как лампочка, вы сформируете электрическую цепь.

Аккумулятор, лампочка и выключатель внутри фонарика образуют цепь постоянного тока

Другими словами, электричество течет по петле от одного конца батареи (или источника электричества) к другому концу цепи.Концепция электрических цепей лежит в основе нашего использования электричества.

Одной из приятных особенностей электрической цепи является то, что вы можете установить переключатель в цепь, чтобы включать или выключать питание, когда захотите.

Примечание : Хотя постоянный электрический ток определяется как идущий от положительной (+) к отрицательной (-) области, это соглашение для движения электричества было установлено до того, как были открыты отрицательно заряженные электроны.

Фактическое движение электронов происходит от отрицательной (-) области к положительному (+) полюсу. Очевидно, что это соглашение может сбивать с толку.

Помните, что постоянный электрический ток обозначается как движение от (+) к (-), в то время как электроны на самом деле движутся в противоположном направлении.

Источник питания

Для цепи постоянного тока требуется источник питания. Как правило, батарея используется для обеспечения непрерывного электричества постоянного тока. Генератор постоянного тока является еще одним источником энергии. Электричество переменного тока (AC) можно изменить с помощью выпрямителя или адаптера для создания электричества постоянного тока. Обычный адаптер, используемый для некоторых небольших устройств с питанием от постоянного тока, преобразует домашний ток 110 В переменного тока в постоянный ток 12 В для вашего устройства.

Напряжение, ток и сопротивление

Электричество, движущееся по проводу или другому проводнику, состоит из его напряжения ( V ), силы тока ( I ) и сопротивления ( R ). Напряжение или потенциальная энергия источника электричества измеряется в вольтах. Ток количества электронов, протекающих по проводу, измеряется в амперах или амперах. Сопротивление или электрическое трение измеряется в Омах.

Проводники

Провода и электрические устройства должны проводить электричество.Металл, такой как медь, является хорошим проводником электричества и имеет низкое сопротивление. Вольфрамовая нить в лампочке проводит электричество, но имеет высокое сопротивление, из-за чего она нагревается и светится.

Цепь постоянного тока серии

В электрической цепи несколько электрических устройств, таких как лампочки, могут быть размещены в линию или последовательно в цепи между положительным и отрицательным полюсами батареи. Это называется последовательной цепью.

Две лампочки в последовательной цепи с батареей

Одна проблема с такой компоновкой заключается в том, что если одна лампочка перегорает, то она действует как выключатель и отключает всю цепь.

Схема

Каждое устройство в цепи постоянного тока — будь то лампочка или электродвигатель — может быть представлено электрическим сопротивлением или резистором. Обычно при рисовании принципиальной схемы или схемы вы используете определенные символы для батареи и резисторов.

Схема цепи постоянного тока с тремя последовательными резисторами

Параллельная цепь постоянного тока

Устройства также могут быть расположены в параллельной конфигурации, так что если какая-либо лампочка погаснет, цепь останется нетронутой.Мало того, что параллельная схема полезна для праздничного освещения, электрическая проводка в домах также является параллельной. Таким образом, свет и приборы можно включать и выключать по желанию. В противном случае, если вы выключите одну лампочку или перегорит одну, все остальные лампочки в доме тоже погаснут.

Две лампочки в параллельной цепи

Если бы одна лампочка погасла, другая продолжала бы гореть. Вы можете добавить другие лампочки или даже приборы, такие как электродвигатели, параллельно этой цепи, и они останутся независимыми друг от друга.

Схема параллельной цепи постоянного тока

Вы также можете заменить лампу последовательной цепью ламп или добавить лампы или устройства последовательно между параллельными элементами. Возможно множество комбинаций.

Резюме

Электрические цепи постоянного тока состоят из источника электричества постоянного тока с токопроводящим проводом, идущим от одной из клемм к набору электрических устройств и затем обратно к другой клемме в виде полной цепи. Цепи постоянного тока могут быть последовательными, параллельными или сложными комбинациями.

---

Всегда стремись к успеху

---

Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Веб-сайты

Электроэнергия постоянного и переменного тока

Ресурсы по физике

Книги

(Примечание: Школа чемпионов может получать комиссионные за покупку книг)

Книги с самым высоким рейтингом по электричеству постоянного тока

Книги с самым высоким рейтингом по основам проектирования схем

Основное электричество Бюро военно-морского персонала; Пабы Дувра; (1970) 14 долларов. 95 – Обеспечивает полное освещение базовой теории электричества и ее приложений

Basic Electricity and DC Circuits Charles Dale, Prompt (1995) $54,95 — большая книга с основными понятиями использования и управления электричеством

---

Вопросы и комментарии

У вас есть вопросы, комментарии или мнения по этому поводу? Если это так, отправьте электронное письмо с вашим отзывом. Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.

---

Поделиться этой страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:

---

Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
dc_circuits.htm

Разместите его в качестве ссылки на своем веб-сайте или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.

Copyright © Ограничения

---

Где ты сейчас?

Школа Чемпионов

Темы физики

Электрические цепи постоянного тока

---

электрическая схема – Студенты | Britannica Kids

Введение

© Индекс Открыть

Электрическая цепь – это путь для передачи электрического тока. Когда электрический ток движется по цепи, электрическая энергия в токе передается устройствам, которые преобразуют ее в другие формы энергии, которые могут выполнять работу, например, обеспечивая питание для освещения, приборов и других устройств.

Понимание токовых и электрических цепей имеет решающее значение для понимания того, как работает электричество. Электрический ток представляет собой поток заряженных частиц, включая электроны, протоны и ионы. Ток описывается как постоянный или переменный, в зависимости от того, как заряды перемещаются по цепи.В постоянном токе (DC) электрические заряды всегда движутся по цепи в одном направлении. В переменном токе (AC) заряды пульсируют вперед и назад много раз в секунду, когда ток проходит через цепь. Для подробного обсуждения электрического тока см. электричество.

Электрические цепи могут быть простыми или сложными, но все цепи состоят из трех основных компонентов: провода, по которым проходит ток по цепи; устройство, такое как лампа или двигатель, использующее ток для выполнения какой-либо работы; и источник питания, такой как батарея или генератор. Дома и другие крупные здания получают электроэнергию от электричества, вырабатываемого генераторами на электростанции. ( См. электроэнергия.)

Интерактив

Британская энциклопедия, Inc.

Чтобы цепь работала, все ее части должны быть соединены. Когда все части соединены, цепь замыкается и ток течет свободно. Когда часть не подключена, цепь разомкнута и ток прекращается. Переключатель можно использовать для включения и выключения тока в цепи. Щелчок на выключателе лампы замыкает цепь.Это позволяет току течь свободно и лампа загорается. Выключение выключателя разрывает или размыкает цепь — ток прекращается, и лампа гаснет.

Последовательные и параллельные цепи

Encyclopædia Britannica, Inc.

Существует два основных типа электрических цепей — последовательные и параллельные.

Цепь серии

Encyclopædia Britannica, Inc.

Последовательная цепь состоит из единственного пути, по которому может течь электричество. Все части последовательной цепи — источник питания, провода и устройства — соединены одним и тем же путем; устройства подключаются друг за другом, без ответвлений. Ток проходит через одно устройство, затем через другое и так далее.

Величина тока одинакова в каждой точке последовательной цепи. Однако величина тока для каждого устройства в последовательной цепи уменьшается по мере добавления в цепь большего количества устройств. Например, когда вы добавляете лампы в последовательную цепь, каждая лампа будет гореть тусклее, чем раньше. Чем больше источников света добавлено, тем меньший ток доступен для каждого источника света. Однако ток никогда не «расходуется» в последовательной цепи, независимо от количества добавляемых устройств.

Если одно устройство в последовательной цепи перегорает или отключается, вся цепь разрывается — ток прекращается, и все устройства перестают работать. Последовательные схемы чаще всего используются в фонариках, праздничных огнях и других простых устройствах.

Параллельная цепь

Параллельная цепь содержит несколько путей или ответвлений. Каждое устройство в параллельной цепи находится на отдельной ветке. Ток, протекающий по параллельной цепи, делится, достигая каждой ветви.Поскольку через каждую ветвь протекает только часть полного тока, величина тока различна в разных точках параллельной цепи.

Ток в каждой ветви параллельной цепи отдельный; поэтому добавление ветвей (и устройств) не влияет на количество тока, доступного для каждой ветви. Каждый источник света, который вы добавляете в параллельную цепь, будет светиться так же ярко, как и другие, пока каждый новый источник света добавляется в свою собственную ветвь.

Поскольку каждая ветвь в параллельной цепи отделена от других ветвей, устройство в одной ветви может быть включено или выключено, не затрагивая остальные.Если одно устройство в параллельной цепи выйдет из строя или будет отключено, устройства в других ветвях продолжат работать. Параллельные цепи используются дома, в школах, офисах — везде, где важно поддерживать работу нескольких устройств, даже если одно из них перегорает.

Измерение электроэнергии

Электрическую энергию в цепи можно измерить как по току, так и по напряжению. Ток — это скорость, с которой заряд течет по цепи, тогда как напряжение измеряет, насколько силен этот заряд в данной точке.Аналогией тока и напряжения является вода, протекающая по трубе: ток аналогичен показателю того, сколько воды проходит по трубе в секунду; напряжение похоже на меру того, насколько сильно вода проталкивается через заданную точку.

Электрический ток измеряется как количество заряда (количество заряженных частиц), протекающего через точку цепи в секунду. Ток измеряется в амперах или амперах с помощью амперметра; символ ампер – А. Один ампер равен 6.25 × 10 ¹⁸ заряженных частиц, проходящих через цепь в секунду.

Для измерения тока в цепи амперметр подключают последовательно с устройством в цепи. Чем больше заряда (частиц) протекает между прибором и амперметром, тем больше ток.

Напряжение — это мера силы тока в цепи. Это то, что «проталкивает» ток через цепь к устройству. В частности, напряжение измеряется как разница в электрической энергии между двумя точками цепи. Напряжение измеряется в единицах вольт с помощью вольтметра; символ вольта — В.

Для измерения напряжения, достигающего устройства в цепи, параллельно устройству подключается вольтметр. Чем больше разница в количестве электрической энергии между точками подключения, тем сильнее напряжение устройства.

Цепи 1

1	Введение в единицы, преобразования и измерения схемы. Это очень важный справочный материал.Глава 2 тогда вводит некоторые основные электрические величины и свойства. Чтение: Глава 1. Проблемы: Глава 1: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25.  Видео: введение, научная нотация и основы электротехники, часть 1 из плейлиста «Анализ электрических цепей постоянного тока». Лаборатория: Запускаем семестр с надлежащими процедурами безопасности в лаборатории, затем мы рассмотрим математические операции и процедуры научного калькулятора. Первое лаборатория электрика Лаборатория
2	На этой неделе мы определяем основные величины, такие как ток, энергия, напряжение и мощность. Мы также изучаем основные взаимосвязей, таких как закон Ома и степенной закон. Чтение: Начать главу 2. Проблемы: Глава 2: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 19, 21, 27, 29, 55. список воспроизведения «Анализ электрических цепей постоянного тока». Лаборатория: Источники постоянного тока и измерения
3	Мы вводим такие понятия, как эффективность, и продолжаем взаимосвязи. Мы также проверяем сопротивление, проводимость и лабораторное оборудование. Чтение: Завершить главу 2. Проблемы: Глава 2: 25, 31, 33, 37, 39, 41, 45, 49, 51, 53, 59. Попробуйте вступление Самопроверка Видео: сопротивление и проводимость, цветовой код резистора из плейлиста «Анализ электрических цепей постоянного тока». Лаборатория: Цветовой код резистора
4	Завершаем расчет энергии и мощности по середина недели. Затем мы начинаем главу 3, которая охватывает серию схемы. Убедитесь, что вы хотя бы прочитали первые несколько глав разделы перед чтением лабораторного задания.
5	На этой неделе мы начинаем кое-что собирать и образуют простейшие цепи: последовательные цепи.Вокруг здесь мы будет наш первый тест . Мы также начинаем обследование параллельные цепи. Чтение: Завершено глава 3 и начать главу 4. Проблемы: Глава 3: 13, 15, 19, 21, 23, 25, 29, 31, 35, 37, 39, 43, 49, 59. Глава 4: 1, 5, 7, 9. Видео : правило делителя напряжения, аппроксимация последовательных цепей (оба), параллельные резисторы, параллельные цепи, часть 1 из плейлиста «Анализ электрических цепей постоянного тока». Лаборатория: Цепи постоянного тока серии
6	Мы продолжаем использовать параллельные схемы и к концу недели представить комбинированную последовательно-параллельную схему в ее самом основном формы. Существует бесконечное множество последовательно-параллельных цепей. Делай , а не попытайтесь запомнить формы растворов. Это только приведет вас к беда позже. Чтение: Завершено главу 4 и начать главу 5. Задачи: Глава 4: 11, 15, 17, 19, 27, 29, 31, 35, 37. Глава 5: 1, 5, 13. Видео: Параллельные схемы, часть 2, Параллельные аппроксимации, последовательно-параллельные Circuits Part 1 из плейлиста DC Electrical Circuit Analysis. Лаборатория: Параллельные цепи постоянного тока
7	Заканчиваем работу базовыми последовательно-параллельными схемами (хотя мы еще не закончили с темой – есть многочисленные схемы, которые потребуют более сложных методов, представленных короче). Чтение: Завершить главу 5. Проблемы: Глава 5: 17, 19, 25, 29, 39, 41, 45, 47, 53, 61, 67, 76, 78. Попробуйте первую пару задачи на последовательно-параллельные рабочий лист. Видео: последовательно-параллельные цепи, часть 2 из плейлиста «Анализ электрических цепей постоянного тока». Лаборатория: Seies-Parallel DC Circuits
8	Следующие три недели или около того будут посвящены изучению различные теоремы и методы решения.Если вы еще не сделали поэтому убедитесь, что вы прочитали руководство вашего калькулятора и узнали как выполнять одновременные решения уравнений. Мы начинаем наш работать с текущими преобразованиями источников и вести непосредственно к теоремам, включая теорему Тевенина и теорему суперпозиции. Примечание что суперпозиция требует , чтобы схема была линейные, то есть нелинейные схемы (например, те, которые демонстрируют насыщение или исправление) нельзя решить с помощью суперпозиции. Это часто забытый начинающим учеником. Чтение: Начало глава 6.  Проблемы: Глава 6: 1, 3, 5, 9, 10, 11, 13,  15, 17, 23, 39, 45, 49. Попробуйте последняя пара задач (суперпозиция) на последовательно-параллельные рабочий лист. Видео: преобразование источника, части 1 и 2, наложение из плейлиста анализа электрических цепей постоянного тока. Лаборатория: Лестницы и мосты
9	Теорема Нортона и теорема о максимальной передаче мощности раунд из нашего обсуждения теорем.В конце недели мы представляем сетку и узловой анализ из главы 7. Мы начнем с узлового анализа. Чтение: Завершите главу 6 и начните главу 7. Прочтите примечания по одновременному уравнения. Проблемы: Глава 6: 51, 53, 55, 57, 59, 61, 66, 69, 77. Попробуйте последовательно-параллельный и Больше самопроверки. Попробуйте решить узловые проблемы на листе Mesh-Nodal Worksheet. Видео: теорема Тевенина, теорема о максимальной передаче мощности, одновременные уравнения, узловой анализ из плейлиста «Анализ электрических цепей постоянного тока». Лаборатория: Потенциометры и реостаты
10	В В главе 7 мы работаем с узловым анализом и анализом сетки, сначала используя общий подход и, во вторую очередь, форматный подход. Некоторые люди предпочитают узловые, а не сетчатые. Некоторые люди предпочитают сетку узлам. Любой из них может быть использован для решения данной схемы, однако вы можете найти что решение данной схемы проще или быстрее с использованием одного технику в пользу другой.Время и практика выдержат это вне. Примерно здесь у нас будет второй тест . Чтение:  Готово глава 7. Задачи: Секция 7: (узловые) 46, 47, 51, 55, 56, 58, 61, 67, 81, (сетчатые) 1, 3, 9, 13, 17, 21, 23, 25, 29, 43. Попробуйте сетку проблемы из рабочего листа Mesh-Nodal. Перед тестом в классе обязательно попробуйте эту Суперпозицию, Узловую, Самотестирование Thevenin. Видео: Анализ сетки из плейлиста Анализ электрических цепей постоянного тока. Лаборатория: Теорема суперпозиции
11	Мы закончить любые оставшиеся детали сетевого анализа и теорем, включая зависимые источники. Как только мы закончим, мы приступим к обсуждению реактивных компонентов, начиная с конденсаторов.
12	Мы продолжаем с емкостью и в конце недели, ввести переходную реакцию.
13	Обсуждение RC-схем завершается на этой неделе. и мы вводим катушки индуктивности.
14	схемы RL завершают наше обсуждение в этом семестре. Если позволит время, , у нас последний классный тест .

Цепи постоянного тока — Открытая библиотека учебников

Отзыв Джейкоба Леблана, инструктора Университета Луизианы в Лафайете, 10.11.19

Полнота рейтинг: 4 видеть меньше

Предоставляет обширную информацию, касающуюся цепей постоянного тока, но материалы по электромагнетизму ограничены.

Точность содержания рейтинг: 5

Автор наглядно демонстрирует мастерство в упрощении последовательно-параллельных схем. Предисловие создает впечатление, что автор пользуется большим доверием в предмете, имея большой опыт объяснения «разнообразных проблем цепей постоянного тока более эффективным и простым способом, чем вы обычно найдете в книгах по схемам (3)».

Актуальность/долговечность рейтинг: 5

Вводная информация ясна и лаконична и не слишком пугает начинающих студентов-электронщиков.Наличие чертежей, предоставленных MultiSim, позволяет читателям, имеющим доступ к программному обеспечению, реконструировать схемы и самим получать результаты для проверки своих расчетов.

Ясность рейтинг: 4

Схема зарядного конденсатора

RC могла бы быть более упрощенной.

Последовательность рейтинг: 4

Было бы неплохо, если бы нижние индексы использовались более последовательно в маркировке резисторов, но это не имеет решающего значения для понимания концепций.

Модульность рейтинг: 5

Модульная структура книги аналогична тому, как обычно преподаются разделы курсов электроники, посвященные постоянному току, — начиная с простейших основ электроники, знакомя с законом Ома и степенным законом, а затем предоставляя примеры последовательных и параллельных цепей для ознакомления с законом напряжения Кирхгофа и законом Кирхгофа. Действующий Закон соответственно.Все это, представленное в Модуле 1, позволяет получить прочную основу, прежде чем переходить к более сложным проблемам электроники, таким как те, которые можно найти в Модулях 2 и 3.

Организация/Структура/Поток рейтинг: 4

В конце Модулей 1 и 3 находится полезный список уравнений, на который можно ссылаться. Кроме того, ссылки на цифровые закладки очень практичны. Однако использование заголовков уровней и подразделов могло бы быть лучше. Например, Теорема о максимальной передаче мощности должна иметь отдельный раздел, но она объединена с разделом 2.6 – Схемы, эквивалентные Тевенину и Нортону.

Интерфейс рейтинг: 5

На первый взгляд Приложение A.2 помечено как «Решение цепей RLC», но в нем решаются цепи RL и RC-цепи; Я не видел ни с конденсаторами, ни с катушками индуктивности. Возможно, это было сделано намеренно (ссылаясь на цепи RL и RC как на RLC, но я неправильно истолковал). В остальном никаких проблем не заметил.

Грамматические ошибки рейтинг: 5

Проблем не заметил.

Культурная значимость рейтинг: 5

Проблем не заметил.Автор обслуживает новичков, промежуточных звеньев и экспертов.

Комментарии

В целом, DC Circuits Дэвиса — отличный ресурс для тех, кто не в состоянии заплатить сотни долларов за обычные учебники. Прилагаемое лабораторное руководство будет отличным дополнением для будущих работ.

Электрическая_система – обзор | ScienceDirect Topics

9.4.1 Общие положения

Электрические системы, обеспечивающие объект доступной энергией для отопления, охлаждения, освещения и оборудования (телекоммуникационные устройства, персональные компьютеры, сети, копировальные аппараты, принтеры и т. д.) и эксплуатация бытовой техники (например, холодильников и посудомоечных машин) за последние несколько десятилетий претерпели драматические изменения, включая быстрорастущую энергетическую нагрузку в здании. Сегодня больше, чем когда-либо, предприятия нуждаются в электрических системах для обеспечения энергией, от которой работает большинство жизненно важных систем здания. Эти системы контролируют энергию, необходимую в здании, и распределяют ее по месту, где она используется. Чаще всего напряжение распределительной сети, подведенное к опорам электропередач, составляет 2400/4160 В.Трансформаторы понижают это напряжение до заданных уровней для использования внутри зданий. В распределительной сети электроснабжения наиболее распространенной формой электроснабжения является использование воздушных проводов, известных как сервисный ответвитель , который представляет собой линию электропередачи, идущую от опоры электроснабжения к зданию клиента или другому помещению. Это точка, где электрические коммунальные предприятия обеспечивают электроэнергией своих клиентов.

В бытовых установках в Северной Америке и странах, где используется их система, ответвление обслуживания состоит из двух линий 120 В и нейтральной линии.Когда эти линии изолированы и скручены вместе, они называются тройным кабелем . Для того, чтобы эти линии вошли в помещения потребителя, они обычно должны сначала пройти через электросчетчик, а затем через главный сервисный щит, который обычно содержит «главный» предохранитель или автоматический выключатель. Этот автоматический выключатель контролирует весь электрический ток, поступающий в здание одновременно, а также несколько предохранителей/выключателей меньшего размера, которые защищают отдельные ответвленные цепи. Всегда есть главный выключатель, отключающий все питание; при использовании автоматических выключателей это обеспечивается главным автоматическим выключателем.Нейтральная линия от столба соединяется с заземлением рядом с панелью обслуживания – часто это токопроводящий стержень, вбитый в землю.

В жилых помещениях сервисный ввод обеспечивает здание двумя отдельными линиями 120 В с противоположными фазами, поэтому 240 В можно получить, подключив цепь между двумя проводниками 120 В, тогда как цепи 120 В подключаются между двух линий 120 В и нейтральной линии. Кроме того, цепи 240 В используются для мощных устройств и крупных бытовых приборов, таких как кондиционеры, сушилки для белья, печи и бойлеры, тогда как цепи 120 В используются для освещения и обычных мелких бытовых приборов.Следует отметить, что это «номинальные» значения, а это означает, что фактическое напряжение может отличаться.

В Европе и многих других странах используется трехфазная система 416Y/230. Отвод обслуживания состоит из трех проводов или фаз на 240 В и заземленного нейтрального провода. Каждый фазный провод подает напряжение 240 В на нагрузки, подключенные между ним и нейтралью. По каждому из фазных проводов проходит переменный ток частотой 50 Гц, который на 120° не совпадает по фазе с двумя другими. Более высокие напряжения в сочетании с экономичной трехфазной схемой передачи позволяют увеличить время обслуживания по сравнению с североамериканской системой и позволяют одному узлу обслуживать нескольких клиентов.

Для коммерческих и промышленных служб, которые обычно намного больше и сложнее, используется трехфазная система. В Соединенных Штатах общие услуги состоят из 120Y / 208 (три цепи 120 В, сдвинутые по фазе на 120 °, с линейным напряжением 208 В), трехфазного напряжения 240 В и трехфазного напряжения 480 В. В Канаде распространено трехфазное напряжение 575 В, а во многих других странах – трехфазное напряжение 380–415 В или 690 В. Как правило, более высокие напряжения используются для тяжелых промышленных нагрузок, а более низкие напряжения – для коммерческих приложений.

Разница между электрическими установками в коммерческих и жилых помещениях может быть весьма значительной, особенно в случае крупных установок. Хотя электрические потребности коммерческого здания могут быть простыми, состоящими из нескольких светильников для небольших конструкций, они часто бывают довольно сложными, с трансформаторами и тяжелым промышленным оборудованием. Когда недостатки электрической или осветительной системы становятся очевидными и требуют внимания, они обычно поддаются измерению и включают в себя скачки напряжения, срабатывание автоматических выключателей, шумные балласты и другие более очевидные условия, такие как неработающие электрические розетки или осветительные приборы, которые часто обнаруживаются или наблюдаются во время проверки. системы.Как показано на рисунках 9.16 и 9.17, существует ряд типичных недостатков как в электрических, так и в осветительных системах.

Рисунок 9.16. Диаграмма, показывающая типичные недостатки, обнаруженные в электрических системах.

Рисунок 9.17. Диаграмма, показывающая типичные недостатки, обнаруженные в системах освещения.

Во многих коммерческих зданиях основная нагрузка на данную электрическую систему связана с требованиями к освещению; следовательно, распределение и управление электрическими и осветительными нагрузками всегда должны контролироваться на регулярной основе.Управление освещением также следует периодически проверять, поскольку пространство здания меняется, а пользователи перемещаются внутри здания. Также настоятельно рекомендуется, чтобы система освещения была интегрирована с электрической системой объекта. Системы освещения предназначены для обеспечения надлежащей видимости как внутри, так и снаружи объекта и состоят из источника энергии и распределительных элементов, обычно состоящих из проводки и светоизлучающего оборудования.

В настоящее время в различных юрисдикциях по всей территории Соединенных Штатов действует несколько различных электрических норм.Некоторые крупные города, такие как Нью-Йорк и Лос-Анджелес, создали и приняли свои собственные электрические правила.