Электрической цепи: Электрические цепи — урок. Физика, 8 класс.

Элементы электрической цепи постоянного тока.

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

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

1. Источники электрической энергии (питания).

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

2. Потребители электрической энергии.

Общим свойством всех потребителей является преобразование

электроэнергии в другие виды энергии (например, нагревательный прибор). Иногда потребители называют нагрузкой.

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

Электрическая схема простейшей электрической цепи, обеспечивающей работу осветительной аппаратуры, представлена на рис.

2. Источник эдс.

Исто́чник ЭДС (идеа́льный источник напряже́ния) — двухполюсник, напряжение на зажимах которого не зависит от тока, протекающего через источник и равно его ЭДС. ЭДС источника может быть задана либо постоянным, либо как функция времени, либо как функция от внешнего управляющего воздействия. В простейшем случае ЭДС определена как константа, обычно обозначаемая буквой .

Свойства Идеальный источник напряжения

Рисунок 2. Реальный источник напряжения под нагрузкой

Рисунок 3. Нагрузочная характеристика идеального (синий) и реального (красный) источников.

Напряжение на выводах идеального источника напряжения не зависит от нагрузки . Ток определяется только сопротивлением внешней цепи :

Модель идеального источника напряжения используется для представления реальных электронных компонентов в виде эквивалентных схем. Собственно идеальный источник напряжения (источник ЭДС) является физической абстракцией, поскольку при стремлении сопротивления нагрузки к нулю отдаваемый ток и электрическая мощность неограниченно возрастают, что противоречит физической природе источника.

Реальный источник напряжения

В реальности, любой источник напряжения обладает внутренним сопротивлением . Следует отметить, что внутреннее сопротивление — это исключительно конструктивное свойство источника. Эквивалентная схема реального источника напряжения представляет собой последовательное включение идеального источника ЭДС и внутреннего сопротивления .

На рисунке 3 приведены нагрузочные характеристики идеального источника напряжения (синяя линия) и реального источника напряжения (красная линия).

где

— падение напряжения на внутреннем сопротивлении;

— падение напряжения на нагрузке.

При коротком замыкании вся мощность источника энергии рассеивается на его внутреннем сопротивлении. В этом случае ток короткого замыкания будет максимален. Зная напряжение холостого хода и ток короткого замыкания, можно вычислить внутреннее сопротивление источника напряжения:

Характеристики электрической цепи | Электричество

В прошлом параграфе мы узнали, что из себя представляет такое важное для всего человечества явление, как электрический ток, и теперь мы можем приступить к его детальному изучению.

Прежде всего, рассмотрим физические величины, которые используются при работе с ним.

Хоть сам электрический ток невидим, он может проявлять себя вполне ощутимым образом. Скажем, именно он нагревает спираль лампы накаливания и заставляет ее сильно светиться. Это пример теплового действия тока. У него есть и другие действия, но для нас сейчас важно то, что ток может проявлять себе по-разному – сильнее или слабее – поэтому вводят величину, которая характеризует такое положение дел.

Она называется силой тока. Это скалярная величина, и слово “сила” здесь не является самым подходящим, но – что поделать – так уж сложилось исторически. Сила тока обозначается буквой I и измеряется в единицах под названием “амперы” (А), названных так в честь одного французского ученого, изучавшего электричество и магнетизм в начале 19 века.

Так что же такое сила тока? Рассмотрим медный проводник, по которому протекает электрический ток, представляющий собой, как вы помните, направленное движение заряженных частиц. В случае с металлами их роль выполняют электроны.

Сила тока – это величина, численно равная заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за единицу времени:

\boxed{I=\dfrac{q}{t}}

Здесь можно заметить аналогию с тем, что нам уже приходилось изучать раньше. Ток часто уподобляют движению воды в трубе, и сила тока в таком случае – это объемный расход, то есть объем воды, протекающий через поперечное сечение трубы за единицу времени.

Теперь мы переходим к другой чрезвычайно важной концепции физики электричества, которая называется напряжением. Раньше мы уже говорили про нее. Эта величина обозначается буквой U и измеряется в вольтах, отсылающих нас к итальянскому ученому Алессандро Вольта.

Электроны в проводниках перемещаются не сами по себе, а под действием электрического поля, создаваемого источником тока. При этом чем больше будет заряд, тем большая работа над ним будет совершаться (ведь кулоновская сила, действующая на заряды, прямо пропорциональна их величине), поэтому вводят величину, зависящую от работы электрического поля, но никак не от величины переносимого заряда, – напряжение:

\boxed{U=\dfrac{A}{q}}

Какова аналогия для напряжения в мире гидродинамики? Чтобы с этим разобраться, нам следует рассмотреть достаточно необычную конструкцию.

К закрепленной вертикально трубе сверху прикреплен резервуар с водой, которая под действием силы тяжести перемещается вниз, в небольшой бассейн. Насос, располагающийся с другой стороны, перегоняет воду, собирающуюся внизу, обратно наверх, начиная новый цикл.

Все это очень смахивает на простейшую электрическую цепь: вода, движущаяся по кругу, – это электрический заряд; сила тяжести, которая в итоге совершает работу, – это сила, действующая на электроны со стороны электрического поля; насос – источник тока, перемещающий заряды с одного полюса на другой. А вот что является напряжением в данном случае? Это высота, с которой изначально сбрасывается вода.

При этом важно отметить, что речь идет о разнице высот: нам всегда нужны две точки, что охарактеризовать работу силы тяжести. Так же обстоят дела и с напряжением: его нельзя посчитать в какой-то конкретной точке, чтобы его определить, потребуются две точки электрической цепи.

Итак, мы поговорили про силу тока, описывающую непосредственно сам ток, а также напряжение, которое уже зависит от источника тока, батарейки например. Что у нас остается? Проводник, разумеется. И если есть в нем что-то важное, так это то, что он всегда сопротивляется прохождению электрического тока через себя. Величина, которая описывает такое свойство проводника, называется (электрическим) сопротивлением. Она обозначается буквой R и измеряется в омах (Ом) – единицах измерения, отдающих дань уважения немецкому ученому Георгу Ому.

Проводник, по которому течет электрический ток, с большой степенью точности можно заменить трубкой с водой, имеющей область сужения в каком-нибудь месте.

Узкая часть трубы – это аналог проводника. Если поймем, от чего зависит ее сопротивление, поймем, от чего зависит сопротивление, скажем, медной проволоки.

Во-первых, можно выделить такую штуку, как поперечное сечение: чем больше будет площадь района, в который входит вода, тем меньшее сопротивление ей будет оказывать труба. Во-вторых, продолжительность узкого участка также имеет определенное значение: чем длиннее, тем выше будет сопротивление. И в-третьих, мы можем обратить внимание на материал, из которого сделана трубка. Точнее, на качества ее внутренней поверхности. Если стенки трубы будут очень гладкими, воде будет легче двигаться через нее. И, наоборот, если мы придумаем какой-нибудь состав, который бы “цеплял” жидкость, текущую по трубе, сопротивление бы возросло.

Все выше сказанное мы можем объединить при помощи математики:

\boxed{R=\rho\dfrac{l}{S}}

Где \rho – это удельное сопротивление, особая физическая величина, характеризующая способность того или иного материала пропускать электрический ток.

Электрические цепи 1

Это вводный курс, поэтому он предполагает что вы очень мало знаете об электричестве. Нет предыдущего курса требуется работа в области электричества или электроники. Основные электрические вводятся такие понятия, как напряжение, ток, мощность и сопротивление. и проверены на постоянный ток (постоянный ток) и переменный ток (переменный ток). Основные законы и отношения такие как закон Ома и степенной закон разработаны. Методы анализа включить последовательно-параллельное упрощение; Тевенина, Нортона и теоремы суперпозиции; и сеточный и узловой анализ. Хороший научный калькулятор с одновременным решением уравнения возможность будет очень полезна и настоятельно рекомендуется. Дальше, смарт-устройства не будут допущены во время тестов. Если иначе указано, все лабораторные упражнения требуют технического отчет должен быть представлен не позднее, чем через неделю после учений. Поздно штраф — одна буква оценки за первую половину недели, две буквы оценки за вторую половину недели.

Отчеты не принимаются после две недели и получите оценку 0. Помните, что плагиат является основанием для за неудачу.

Интернет-ресурс, посвященный различным электрическим схемам. темы и справочные материалы можно найти по адресу: www.allaboutcircuits.com . Проверьте мою домашнюю страницу для бесплатные симуляторы схем и другие ООР (открытые образовательные ресурсы).

Неделя за неделей прогресс и задания (Обратите внимание, что проблемы обнаруживаются в текстах ООР, а не в тексте Нильсона, если только не указано иное)

1	Мы начните с введения в электрические величины, такие как заряд, ток, напряжение, мощность, сопротивление, проводимость и импеданс. Мы определить источники напряжения и тока, как независимые, так и зависимые. Чтение: Глава 1 и начало главы 2. Ознакомьтесь с кратким введением в TINA перед нашей первой лабораторной работой. Задачи: Мы начнем с текста «Анализ электрических цепей постоянного тока» для практических задач. DC глава 2: 7, 11, 13, 15, 17, 21, 23, 25, 27. Лаборатория: Запускаем семестр с надлежащими процедурами безопасности в лаборатории, а затем мы рассмотрим Требования к техническому отчету. Первая лаборатория — «Электрическая лаборатория» и «Источники постоянного тока и измерение». (упражнения для недель с первой по девятую можно найти в лабораторном руководстве DC)
2	Мы рассматриваем основные взаимосвязи, такие как Закон Ома, степенной закон и законы Кирхгофа, и начинаются последовательные цепи. Чтение: фин. глава 2 и начать главу 3. Проблемы: DC глава 2: 53, 55, 57; DC глава 3: 9, 19, 23, 33, 35, 43, 46, 49, 53, 56, 59, 62. Попробуйте вступление Самопроверка Лаборатория: Закон Ома и последовательные цепи постоянного тока
3	Продолжаем взаимосвязи и изучаем параллельные и последовательно-параллельные сети для случая постоянного тока. Чтение: Завершить главу 3, прочитайте Дельта-Y Преобразования Доказательство. Проблемы: DC глава 4: 7, 13, 15, 19, 29, 35, 39, 42, 47; DC глава 5: 5, 13, 15, 19, 25, 29, 39, 45. Лаборатория: Параллельные цепи постоянного тока
4	Мы заканчиваем обсуждение основных последовательно-параллельных сетей для случая постоянного тока и ввести понятие источника преобразования. Чтение: Глава 4 раздел 9. Чтение исходных конверсий Доказательство. Проблемы: DC глава 5: 49, 53, 61, 65, 80; DC глава 6: 1, 3, 5, 9, 11, 13. Попробуйте последовательно-параллельный и Самопроверка зависимых источников. Лабораторная работа: последовательно-параллельных цепей постоянного тока
5	Мы приступаем к методам сетевого анализа, а именно сеточный и узловой анализ. Чтение: Завершено с главы 4 по раздел 9. Освежите свой мозг, прочитав примечания к одновременному Уравнения. Проблемы: DC глава 7: 3, 11, 15, 19, 23, 27, 43, 47, 51, 59, 63, 71. Попробуйте DC Mesh-Nodal Self Тест. Лаборатория: Анализ узлов
6	Мы продолжаем анализ сети, включая суперпозиция. Мы также вводим теорему Тевенина и теорему о передаче максимальной мощности. Чтение: Завершено глава 4. Прочитайте максимум Доказательство теоремы о передаче мощности. Проблемы: DC глава 6: 15, 23, 25, 29, 39, 45, 49, 51, 53, 59, 67, 71, 78, 81. Серийно-параллельный и многое другое Самопроверка. Лаборатория: Анализ сетки
7	Заканчиваем работу по анализу резистивного постоянного тока схемы. В этот момент у нас будет промежуточный тест . Чтение: Исследование для промежуточный! Проблемы: DC глава 6: 65 с 94, 53 с 92.  Лаборатория:  Теорема о суперпозиции
8	Начнем обсуждение элементов реактивной цепи, а именно катушки индуктивности и конденсаторы. Чтение: Глава 6. Проблемы:   AC глава 1: 7, 11, 27, 29, 33, 35, 37, 39.  Лаборатория: Теорема Тевенина
9	Продолжаем обсуждение катушек индуктивности и конденсаторов. и исследовать естественные и ступенчатые реакции. Чтение: Главы 7 и 8. Прочитайте вывод естественной реакции Конденсаторы. Проблем: DC глава 7: 1, 3, 9, 11, 13, 17, 23. DC глава 8: 1, 3, 5, 15, 23, 29.  Лаборатория: Максимальная передача мощности
10	Мы начать анализ синусоидального устойчивого состояния. Начнем с обзора комплекса числа и учитывать полярный, прямоугольный и экспоненциальный форматы. Чтение:  Начало глава 9. Ознакомьтесь с примечаниями к синусоиде а также прочитать заметки о Фурье Анализ и обертоны. Проблемы:   Мы переходим к тексту Анализ электрической цепи переменного тока для практических задач. AC глава 2: 5, 7. Лаборатория: Основные цепи RL и RC (все лабораторные упражнения с этого момента находятся в лабораторном руководстве AC)
11	Мы ввести понятие фазоров. Введем стационарные синусоидальные возбуждение цепей RLC. Когда это будет завершено, у нас будет второй тест. Чтение:  Завершить главу 9. Прочтите параллельную серию Преобразование доказательств. Проблемы: AC глава 2: 9, 11, 33, 39, 49, 66; АС глава 3: 13, 21, 27, 33, 39, 43; Глава переменного тока 4: 9, 13, 19.   Лаборатория:  Осциллограф
12	Продолжаем установившееся синусоидальное возбуждение RLC схемы. Это включает в себя треугольник мощности, коэффициент мощности и максимальную передача мощности для случая переменного тока. Чтение:  Старт глава 10. Проблемы: AC глава 5: 7, 17, 21, 29, 33, 41, 53, 57, 77; AC глава 6: 1, 13, 23, 31, 41, 45. Лаборатория: Цепи RLC серии
13	Мы изучаем расчеты синусоидальной установившейся мощности включая мгновенная мощность, среднеквадратичное значение, «комплексная» мощность и т. п. Чтение: Завершить главу 10. Сделайте переменный ток Сетка, Нодал и др. Самооценочный тест. Проблемы: AC глава 7: 1, 3, 7, 9, 17, 25, 27, 37. Лаборатория: переменный ток Теорема о суперпозиции
14	Исследуем сбалансированные трехфазные цепи и трансформаторы. Чтение:  Глава 11. Проблемы: AC глава 9: 1, 3, 9, 15; DC глава 10: 15, 17, 22, 23. Лаборатория: Максимальная передача мощности переменного тока, Пассивный кроссовер или громкоговоритель Модель импеданса в зависимости от интереса класса.

Передача энергии в электрических цепях Учебное пособие

Инструменты Creator скоро будут вдохновлять!

Присоединяйтесь к списку рассылки, чтобы узнать, когда мы запустимся.

Physics

General Physics

Electric Circuits

Energy Transfer In Electric Circuits Study Guide

Ravela Da Cruz

HS-PS3-5

forms of energy transfer in circuits

electric power

electric current

разомкнутая цепь

замкнутая цепь

Электроэнергия — это энергия, преобразованная в единицу времени в электрической цепи, и когда она передается по цепям, она называется электрической мощностью.

Электрические цепи — это пути, по которым текут электроны, образуя сеть для электрических компонентов. Провода вместе составляют путь и могут легко питаться от батареи. Это обеспечивает стимулы для электрона, что приводит к передаче энергии в цепях.

Источник

ЗНАЧЕНИЕ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ В ЦЕПЯХ

• Значение передачи энергии  является преобразованием одной формы энергии в другую форму.

• Обычно это движение энергии или поток электронов на своем пути.

• Когда электроны или энергия проходят по замкнутому пути, мы называем это передачей энергии в цепях.

• Эти формы передачи энергии в цепях называются электроэнергией.

• Кроме того, электрическая мощность — это энергия в единицу времени, преобразованная за счет электрической цепи из одного вида энергии в другой.

• Формула электроэнергии определяется как E = I ² Rt .

• Электрические цепи представляют собой замкнутый контур или путь, по которому протекает электрический ток.

• Этот поток энергии возникает из-за замкнутого пути или цепи.

• Когда путь не закрыт, энергия не сможет проходить по цепи, поскольку поток электронов прерывается.

• Таким образом, в обрыв цепи , передача энергии невозможна.

 

УРАВНЕНИЕ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ В ЦЕПЯХ

Уравнения переноса энергии в электрических цепях включали перенос электронов электрическим током на соответствующий заряд проводника и напряжение.

Его уравнение: E = QV

Где E = энергия в джоулях

Q = заряд в кулонах

V = напряжение в вольтах.

ПРИМЕРЫ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ В ЦЕПЯХ

Существуют различные формы передачи энергии в примерах электрических цепей.

• В лампочки
• В автомобильном аккумуляторе
• Лампа, вставленная в распределительный щит
• Аккумуляторы для мобильных телефонов
• Тостер для хлеба дома

Источник 

• Электроэнергией называется скорость, с которой электрическая энергия потребляется устройством.
• Сама электрическая энергия может быть выражена как генерация энергии из-за движения электронов от их собственного заряда к заряду проводника. Электрическая мощность умножается на время, т. е. E = Pt.
• Некоторыми примерами передачи энергии являются электродвигатели, домашние тостеры для хлеба, электрические утюги и т. д.
• Передача энергии в уравнении электрических цепей E = QV.

Часто задаваемые вопросы

1. Как энергия передается в цепи?

Средство передачи энергии в цепи по замкнутому контуру. Когда цепь полностью замкнута с обоих концов, энергия переходит из одной формы в другую. А скорость потребления энергии в единицу времени называется электрической мощностью.

2. Каковы 10 примеров передачи энергии?

• Размах колебаний
• Электродвигатель
• Электрогенератор
• Подсветка лампы
• Автомобильный двигатель
• Сотовый в машине или телефоны
• Солнечный нагреватель
• Солнечная батарея
• Тостер для хлеба дома
• Электрический утюг

3. Каковы 5 преобразований энергии?

• Химическая энергия в электрическую
• Электрическая энергия в тепловую энергию
• Химическая энергия в механическую
• Свет в химическую энергию
• Электрическая энергия в тепловую энергию

4. Приведите уравнение переноса энергии в электрических цепях.

Уравнение переноса энергии в электрических цепях: E = QV.

Мы надеемся, что вам понравился этот урок, и вы узнали что-то интересное о Передача энергии в электрических цепях! Присоединяйтесь к нашему сообществу Discord, чтобы получить ответы на любые вопросы и пообщаться с другими учениками, такими же, как и вы! Обещаем, так учиться намного веселее!😎

ССЫЛКИ

1. Передача энергии в цепях: https://www.onlinemathlearning.com/energy-transfer-circuits.html По состоянию на 19 апреля 2022 г.
2. Электроэнергия: https://www.vedantu.com/physics/electric-powerДоступ 19 апреля 2022 г.