Линейные электрические сети

Содержание

Слайд 2

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА - это отрасль науки и техники, связанная с применением электрических

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
- это отрасль науки и техники, связанная с применением электрических

и магнитных явлений для преобразования энергии, охватывающая вопросы получения, преобразования и использования электрической энергии в практической деятельности человека.
Слайд 3

Термины и определения основных понятий в области электротехники установлены ГОСТ Р

Термины и определения основных понятий в области электротехники установлены
ГОСТ Р

52002-2003 «Электротехника. Термины и определения основных понятий». - М.: Госстандарт России, 2003 г., которые являются обязательными для применения во всех видах документации и литературы по электротехнике.
Слайд 4

Электрическая цепь – совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического

Электрическая цепь –
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.
Слайд 5

Схема электрической цепи - это её графическое изображение, содержащее условные обозначения

Схема электрической цепи

- это её графическое изображение, содержащее условные обозначения элементов

цепи и показывающее соединения этих элементов.
Слайд 6

Слайд 7

Схема замещения - это расчетно-математическая модель электрической цепи, содержащая идеализированные пассивные и активные элементы.

Схема замещения - это расчетно-математическая модель электрической цепи, содержащая идеализированные пассивные

и активные элементы.
Слайд 8

Топологические параметры схем ВЕТВЬ - это участок электрической цепи, по которому

Топологические параметры схем

ВЕТВЬ - это участок электрической цепи, по которому протекает

один и тот же ток
УЗЕЛ - это место соединения не менее трех ветвей электрической цепи.
Место, где объединены две ветви, обычно называют соединением
КОНТУР ветвей - это замкнутый участок цепи.
Линейно независимые контуры отличаются друг от друга хотя бы одной новой ветвью
Слайд 9

Слайд 10

Состав электрической цепи

Состав электрической цепи

Слайд 11

Источник электрической энергии – активный элемент электрической цепи, в котором преобразуются

Источник электрической энергии – активный элемент электрической цепи, в котором преобразуются

различные виды энергии (механическая, тепловая, световая и другие) в электрическую.
Слайд 12

Приемники энергии (нагрузка) – это пассивные элементы, в которых электрическая энергия

Приемники энергии (нагрузка) – это пассивные элементы, в которых электрическая энергия

преобразуется в другие виды:
механическую (электродвигатели)
тепловую (нагревательные элементы)
световую (люминесцентные лампы)
Слайд 13

Вспомогательные элементы: выключатели предохранители измерительные приборы разъемы

Вспомогательные элементы:
выключатели
предохранители
измерительные приборы
разъемы

Слайд 14

Источники напряжения и их характеристики Источник электрического напряжения (ИН) - это

Источники напряжения и их характеристики

Источник электрического напряжения (ИН) - это

источник электрической энергии, характеризующийся электродвижущей силой Е и внутренним электрическим сопротивлением Rвт.
Слайд 15

Рассмотрим процессы в цепи, состоящей из источника электрической энергии и нагрузки

Рассмотрим процессы в цепи, состоящей из источника электрической энергии и нагрузки

– резистора с сопротивлением R.

При подключении к выводам 1 и 2 нагрузки R в замкнутом контуре цепи возникает ток I

Слайд 16

Электрический ток – явление направленного движения носителей электрических зарядов. Постоянным называется

Электрический ток – явление направленного движения носителей электрических зарядов.

Постоянным называется электрический

ток,
не изменяющийся во времени.
Слайд 17

Вольт-амперная характеристика (внешняя) – зависимость напряжения между его выводами от тока

Вольт-амперная характеристика (внешняя) – зависимость напряжения между его выводами от тока

источника

напряжение на зажимах 1 и 2 уже не будет равно ЭДС вследствие падения напряжения Uвт = Rвт I на внутреннем сопротивлении Rвт источника ЭДС:
U12 = E - Uвт = E - RвтI

Слайд 18

Обычно внутреннее сопротивление источника гораздо меньше сопротивления нагрузки Rвт Но в

Обычно внутреннее сопротивление источника гораздо меньше сопротивления нагрузки Rвт<

Uист≈Е=const.

Но в схему замещения электрической цепи добавляют сопротивление распределительной сети Rс (Rл) – сопротивление проводов, соединяющих источник электрической энергии и потребителя:

ΔU = Uист – Uн
потери напряжения в сети

Слайд 19

Слайд 20

Режимы работы реального источника ЭДС (напряжения) Холостой ход Короткое замыкание Режим нагрузки

Режимы работы реального источника ЭДС (напряжения)

Холостой ход

Короткое замыкание

Режим нагрузки

Слайд 21

Работа и мощность электрического тока Работа, совершаемая электрическим полем при перемещении

Работа и мощность электрического тока

Работа, совершаемая электрическим полем при перемещении положительного

заряда Q вдоль участка электрической цепи, не содержащего источников электрической энергии, равна произведению этого заряда на напряжение между концами участка:
A=QU.
Для оценки энергетических условий важно знать, как быстро совершается работа, то есть определить мощность
P=UI
Основная единица работы – джоуль (Дж)
мощности – ватт (Вт)
Слайд 22

КПД Отношение полезной работы к затраченной называют коэффициентом полезного действия. Полезная

КПД

Отношение полезной работы к затраченной называют коэффициентом полезного действия.

Полезная

работа – электрическая энергия, преобразованная в приемниках в другие виды (тепловая и механическая).

Затраченная работа – электрическая энергия, обусловленная источниками.

Слайд 23

Пассивные элементы цепи и их характеристики Пассивными называют элементы, которые не способны генерировать электрическую энергию.

Пассивные элементы цепи и их характеристики

Пассивными называют элементы, которые не

способны генерировать электрическую энергию.
Слайд 24

В линейной электрической цепи постоянного тока параметры всех элементов считаются неизменными.

В линейной электрической цепи постоянного тока параметры всех элементов считаются неизменными.

Резистор

- это идеализированный элемент электрической цепи, предназначенный для использования его электрического сопротивления.
Этот элемент не может накапливать энергию, а получив электрическую энергию, мгновенно и необратимо преобразовывает её в другие виды энергии: тепловую, световую и др.
Слайд 25

Условные графические обозначения: - резистор постоянный - резистор переменный Электрическое сопротивление

Условные графические обозначения:

- резистор постоянный
- резистор переменный

Электрическое сопротивление постоянному току

- скалярная величина R, равная отношению постоянного напряжения U на участке ab пассивной цепи к постоянному току I в нем, при отсутствии на участке ЭДС, т. е.      R = UR / IR.
Единица сопротивления в системе СИ – ом (Ом)
Слайд 26

Резистор Измерительный прибор Лампа накаливания Ø 8 Контакт замыкающий

Резистор

Измерительный прибор

Лампа накаливания

Ø 8

Контакт замыкающий

Слайд 27

Сила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к

Сила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к

этому участку, и обратно пропорциональна сопротивлению:

Закон Ома для участка цепи

Слайд 28

Первый закон Кирхгофа Алгебраическая сумма токов в узле электрической цепи равна

Первый закон Кирхгофа

Алгебраическая сумма токов в узле электрической цепи равна нулю:
При

этом токи, направленные к узлу, записываются со знаком «плюс», а токи, направленные от узла, - со знаком «минус».

-I1+ I2+ I3- I4 = 0

Слайд 29

Второй закон Кирхгофа Алгебраическая сумма падений напряжений в ветвях любого замкнутого

Второй закон Кирхгофа

Алгебраическая сумма падений напряжений в ветвях любого замкнутого контура

равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре,:
Направление обхода контура выбираем произвольно (в примере против часовой стрелки).

I1R1+I2R2-I3R3-I4R4=
=E1-E2

Слайд 30

Применение законов Кирхгофа к расчету цепей I1 I4 I2 I5 I3

Применение законов Кирхгофа к расчету цепей

I1

I4

I2

I5

I3

I6

Составляем систему уравнений
Число уравнений системы
=

числу токов
= числу ветвей =6

Число уравнений по 1 закону = число узлов -1
То есть 4-1=3

Остальные – по 2 закону

Даны: E, R

Определить токи на каждом участке цепи

Слайд 31

Возможны следующие соединения резисторов в цепи постоянного тока: последовательное и параллельное.

Возможны следующие соединения резисторов
в цепи постоянного тока:
последовательное и параллельное.

Слайд 32

Последовательное соединение резисторов Конец первого резистора соединяется с началом второго, конец

Последовательное соединение резисторов

Конец первого резистора соединяется с началом второго, конец второго

с началом третьего и т.д.
R = R1 + R2 + R3
Сопротивление всей цепи равно сумме сопротивлений резисторов последовательных участков
Слайд 33

Параллельное соединение резисторов Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью G = 1/R

Параллельное соединение резисторов

Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью G = 1/R
Единица проводимости


в системе СИ – сименс (См)

G = G1 + G2 + G3
или 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
Проводимость всей цепи равна сумме проводимостей резисторов параллельных участков

Слайд 34

Смешанное соединение резисторов – соединение, где имеются и последовательное, и параллельное

Смешанное соединение резисторов – соединение, где имеются и последовательное, и параллельное

соединения отдельных резисторов.

При расчете таких цепей вначале определяют сопротивления параллельно или последовательно соединенных групп,
после чего определяют сопротивление всей цепи.

Слайд 35

Практическое задание R1 = 1 Ом R2 = 4 Ом R3

Практическое задание

R1 = 1 Ом
R2 = 4 Ом
R3 = 3 Ом
R4

= 2 Ом
R5 = 6 Ом
Определить сопротивление схемы
Слайд 36

Для большей наглядности параллельного и последовательного соединения резисторов данную схему можно преобразовать:

Для большей наглядности параллельного и последовательного соединения резисторов данную схему можно

преобразовать:
Слайд 37

Сначала находим сопротивление для R3 и R5, которые соединены параллельно: ⇒R3,5

Сначала находим сопротивление для R3 и R5, которые соединены параллельно:

⇒R3,5 =

2 Ом

Упрощаем исходную схему, заменяя R3 и R5 на R3,5:

Слайд 38

Далее находим R3-5 для последовательно соединенных R3,5 и R4 : R3-5

Далее находим R3-5 для последовательно соединенных R3,5 и R4 : R3-5

= R3,5 + R4 = 2+2 = 4 Ом

Упрощаем схему:

Слайд 39

Определяем R2-5 для параллельных R2 и R3-5 : ⇒ R2-5 = 2 Ом

Определяем R2-5 для параллельных R2 и R3-5 :

⇒ R2-5 =

2 Ом