Простий електричний ланцюг та його основні складові частини

Простий електричний ланцюг та його основні складові частини Фізика

Для того, щоб електрострум міг протікати тривалий час, необхідно виконати відразу декілька умов. Однією з них є замкнутість електричного кола. Його складові частини забезпечують створення контуру, що дозволяє протікати носіям зарядів. Мінімальна кількість елементів, необхідних для цього, дорівнює трьом. Але реальна ланцюжок може бути як завгодно великий, хоча деякі частини повинні в ній бути обов’язково.

Загальні відомості

Під електричним ланцюгом розуміють об’єднання різних радіоелектронних пристроїв, з’єднаних між собою провідниками. Завдання такої сукупності полягає в забезпеченні протікання електричного струму заданих характеристик.

Параметри такої системи описують за допомогою трьох основних величин:

  • струму – впорядкованого руху носіїв заряду, викликаного під дією зовнішніх сил, наприклад, електромагнітним полем;
  • напруги – роботою, що виконується для переміщення зарядженої частинки з однієї точки тіла в іншу;
  • опору – величини, що залежить від імпедансу кожного елемента ланцюга.

Існує два способи аналізу електроланцюга – енергетичний і інформаційний. Під першим розуміється вивчення процесів, пов’язаних з перетворенням і передачею енергії. Знаходженням струмів і напруг в різних місцях схеми. Другий же передбачає з’ясування реакції при зміні зовнішнього впливу.

Існує два стани електричної схеми – замкнута і розімкнута. Якщо є розрив в якомусь місці, через нього струм текти не буде. Значить, між двома точками розімкнутого ділянки не з’явиться різниця потенціалів (напруга). Замкнутий же контур забезпечує можливість циркулювання електричних зарядів. Зв’язок між елементами ланцюга виконується за допомогою провідників. Тобто тіл, що володіють незначним опором.

Для того, щоб виник рух електронів необхідне джерело сили — енергії. Це генератор виробляє струм або напруга. Називають його джерелом. Різниця між генераторами в тому, що струмовий вміє підтримувати постійну силу струму на своєму виході, незалежно від іншої частини схеми. Джерело ж напруги видає постійну електрорушійну силу (ЕРС), на величину якої не впливає струм в ланцюзі.

Енергія, що виробляється, повинна кудись направлятися, тобто десь використовуватися. Пристрій, що забирає собі електроенергію, називають споживачем. В якості споживача може бути будь-який елемент схеми, що не є генератором і володіє опором.

Таким чином, найпростіша електричний ланцюг складається з трьох елементів — джерела енергії, провідників, споживача. Реальна електроланцюг може містити скільки завгодно кількість споживачів. Одні з них можуть накопичувати енергію, а після віддавати, інші ж тільки споживають, перетворюючи її в інший вид.

Елементи електричного кола

Джерела струму і напруги належать до активних елементів електричної схеми. До них же зараховують напівпровідникові прилади, наприклад, транзистори, діоди. Індуктивність, конденсатор, опір, навпаки, вважають пасивними елементами.

Залежно від частин, що входять в схему вона може бути пасивною або активною. У першому випадку вона складається тільки з електрично незалежних елементів, якщо ж в ній є хоча б один активний, то ланцюг вважається енергозалежною.

Кожен прилад в електричній схемі можна охарактеризувати з двох сторін:

  • якісної – залежить від фізичних параметрів, визначає призначення і функцію елемента;
  • кількісної – характеризує величину приладу.

Джерела живлення поділяють на первинні і вторинні. До перших відносять генератори, тобто пристрої, що перетворюють енергію різного виду в електрику. Ними можуть бути акумулятори, електромашини, гальванічні батареї. Вторинні ж джерела перетворять електрику з одного виду в інший. До них можна віднести блоки випрямлення, інвертування, трансформування.

Допоміжні елементи – це ті, що забезпечують правильну роботу електричної схеми. Це всілякі провідники, комутаційні пристрої, вимірювальна і захисна апаратура. Споживачем же є обладнання перетворює електрику в корисну роботу. Наприклад, пристрій нагріву, вентилювання, двигуни, різна побутова і промислова техніка.

Іншими словами, від джерела струм починає текти по провідниках через ряд електронних пристроїв, що призводять його характеристику до потрібного виду.

Потім він подається на навантаження чинить опір і виконує роботу. Далі через споживач струм повертається до джерела. Замкнутість лінії, незалежно від використовуваних елементів необхідна, оскільки в іншому випадку не виникає різниця потенціалів.

Підключення елементів в ланцюзі може бути реалізована трьома способами:

  • паралельним – початок різних пристроїв з’єднані в одній точці, а кінці в іншій;
  • послідовним – всі частини ланцюга підключаються по черзі один до одного;
  • змішаним – комбінація двох попередніх видів.

Перерахувати всі радіоелементи досить складно, оскільки їх багато. Але з основних можна виділити: резистор, індуктивність, конденсатор, транзистор, діод, інтегральну мікросхему, світловипромінювачі і фотоприймачі.

Графічне зображення

Реальну або віртуальну електричний ланцюг можна зобразити на малюнку. Називається вона принциповою або електричною схемою. Різниця між ними в тому, що на першій креслять основні блоки і їх з’єднання, а на другий — вказують розташування і підключення.

По суті, схема є графічним зображення електричного кола. Для позначення тих чи інших елементів використовують спеціальні умовні символи. Їх малюнок має свій стандарт, так що будь-який розбирається в електроніці або електриці зможе зрозуміти для чого призначена та чи інша схема.

Наприклад, найпростіше позначення мають провідники – пряма лінія. З їх допомогою показують, як з’єднуються елементи. Вони є основою для будь-якої електричної схеми. Крім провідників і безпосередньо самих елементів, в схемі завжди є ще два умовних параметра:

  • гілка – ділянка по якому протікає однаковий струм;
  • вузол – точка в якій приєднуються більше двох гілок.

Виходячи з цієї термінології, можна сказати, що гілки, що підключаються до однієї пари точок, будуть паралельними, а замкнутий шлях, що проходить по ним, утворює контур. Найпростіша електричний ланцюг складається з одноконтурної схеми, складні ж включають кілька контурів.

Часто в умовно-графічному позначенні загальний провід, тобто провідник, по якому струм повертається до генератора, позначають спеціальним символом. Називають його»мінус”. Малюють таке з’єднання за допомогою двох перпендикулярних ліній, підключених до висновку блоку. Напрямок струму на схемах не вказують, але біля деяких елементів ставлять знак плюс або використовують інше позначення позитивного висновку.

Окремо слід зазначити схеми заміщення. Їх використовують для зручності, замінюючи реальний пристрій еквівалентними пасивними радіоелементами. Такий підхід застосовують, коли потрібно виконати розрахунок параметрів повної електросхеми або якоїсь її частини. Окремі блоки на схемах окреслюють пунктирними лініями. З їх допомогою об’єднують частини ланцюга за функціональною ознакою. Наприклад, поділяють силову частину від вторинної, логічну від перетворювальної.

Приклад реального ланцюга

Найпростішу електричний ланцюг можна зробити самостійно. Її часто збирають на уроці фізики. При цьому не варто побоюватися ураження струмом, оскільки в ній буде використовуватися низьковольтний джерело напруги. Але все ж перед тим як приступити до складання, слід знати про коротке замикання. Під ним розуміють стан, при якому відбувається закорочення виходу.

Іншими словами, вся енергія джерела струму виявляється прикладеною до нього ж. В результаті різниця потенціалів знижується до нуля, а в ланцюзі виникає максимальна сила струму.

Ненавмисне коротке замикання може привести до виходу з ладу генератор і радіодеталі. Саме для захисту від цього згубного впливу в ланцюзі ставлять запобіжник.

Схема для самостійного повторення буде являти собою вузол управління освітленням. Для її складання необхідно підготувати:

  1. Джерело живлення на 12 вольт. Це може бути акумулятор, регульований лабораторний блок, батарейки. Головне, щоб джерело зміг видавати потрібну напругу. Наприклад, потрібну величину можна отримати з’єднавши послідовно кілька батарейок зі стандартним номіналом 1,5 В (1,5 * 4 = 12 В).
  2. Лампочка. Підійде розжарювання. Тут важливо звернути увагу на її характеристики. Вона повинна бути розрахованою на потрібну напругу.
  3. Ключ. Це звичайний вимикач, що має два стійких стану – розімкнуте і замкнуте.
  4. Провід. У збірці можна використовувати будь-які мідні провідники перетином від 0,25 мм2.

Збірка конструкції виконують наступним чином. До плюса батарейки під’єднують провід, підключений іншим кінцем до вимикача. Потім вільний кінець ключа підпоюють до будь-якого з висновків лампи. Інший електрод освітлювального пристрою під’єднують до мінуса джерела. Схема готова. Якщо тепер перевести ключ в положення “вкл” з’явиться світло.

Оцініть статтю
Додати коментар