Место соединения ветвей электрической цепи это. Электрические узлы и соединения в цепях: ключевые понятия и различия — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое электрический узел. Чем отличается узел от соединения в электрической цепи. Как правильно определять узлы и соединения на схемах. Когда следует использовать понятия узла и соединения при анализе цепей.

Содержание

Что такое электрический узел

Электрический узел — это ключевое понятие в теории электрических цепей. Под узлом понимается точка соединения двух или более элементов схемы. Узел включает в себя:

Место соединения выводов (клемм) элементов
Проводники между этими выводами

Важно отметить, что сами выводы элементов технически не являются частью узла. Узел начинается в точке соединения выводов и включает соединительные провода.

Основные характеристики электрических узлов

Электрические узлы обладают рядом важных свойств:

В узле напряжение одинаково во всех точках
Узел может объединять два и более элемента схемы
Через узел может протекать ток, разветвляясь по подключенным элементам
На схемах узлы обычно обозначаются точками или кружками

Понимание концепции узла критически важно для анализа электрических цепей, особенно при применении законов Кирхгофа.

Соединение в электрической цепи: определение и особенности

Соединение (джанкшн) в электрической цепи — это понятие, близкое к узлу, но имеющее некоторые отличия. Как правило, под соединением понимают:

Точку в цепи, где ток может разветвляться
Место стыковки трех и более элементов схемы

В отличие от узла, соединение обычно рассматривается как точка, без учета соединительных проводов. На схемах соединения часто обозначаются черными точками между элементами.

Ключевые отличия узла от соединения

Хотя понятия узла и соединения близки, между ними есть ряд важных различий:

Характеристика	Узел	Соединение
Определение	Место соединения элементов и проводов между ними	Точка разветвления тока
Включает провода	Да	Нет
Минимальное число элементов	Два	Три
Обозначение на схемах	Цветные точки/области	Черные точки

Понимание этих различий помогает корректно анализировать электрические схемы.

Применение понятий узла и соединения при анализе цепей

Выбор между использованием концепций узла или соединения зависит от конкретной задачи анализа цепи:

Когда лучше использовать понятие узла:

При применении закона токов Кирхгофа (KCL)
Для анализа параллельных участков цепи
При составлении узловых уравнений

Когда предпочтительнее понятие соединения:

При применении закона напряжений Кирхгофа (KVL)
Для анализа контуров в сложных цепях
При определении точек разветвления тока

Правильный выбор подхода упрощает анализ и помогает избежать ошибок в расчетах.

Особенности обозначения узлов и соединений на электрических схемах

Корректное обозначение узлов и соединений на схемах крайне важно для их правильного анализа. Рассмотрим основные принципы:

Узлы обычно обозначаются цветными точками или областями
Соединения чаще всего отмечаются черными точками
Элементы схемы (резисторы, конденсаторы и т.д.) изображаются черным цветом
Провода, соединяющие элементы, считаются частью узлов, но не соединений

Четкое следование этим правилам обозначения помогает избежать путаницы при анализе сложных схем.

Практическое применение концепций узла и соединения

Понимание различий между узлами и соединениями имеет важное практическое значение в электротехнике и электронике. Рассмотрим некоторые примеры:

Анализ сложных цепей:

При расчете токов в разветвленной цепи правильное определение узлов позволяет корректно применить законы Кирхгофа и составить систему уравнений.

Проектирование печатных плат:

Понимание концепции соединений помогает оптимально расположить компоненты и проложить дорожки на печатной плате.

Диагностика неисправностей:

Знание расположения узлов и соединений упрощает поиск проблемных участков в электронных устройствах.

Таким образом, четкое разграничение понятий узла и соединения важно не только в теории, но и в практической работе с электрическими и электронными схемами.

Типичные ошибки при определении узлов и соединений

При работе с электрическими схемами нередко возникают ошибки в идентификации узлов и соединений. Рассмотрим наиболее распространенные из них:

Ошибочное включение выводов элементов в состав узла
Игнорирование проводов между элементами при определении узлов
Неверное определение числа независимых узлов в сложных схемах
Путаница между узлами и соединениями в параллельных участках цепи

Избежать этих ошибок помогает тщательный анализ схемы и четкое следование определениям узла и соединения.

Заключение: важность различения узлов и соединений

Четкое понимание различий между узлами и соединениями в электрических цепях имеет ключевое значение для:

Корректного анализа электрических схем
Правильного применения законов Кирхгофа
Эффективного проектирования электронных устройств
Точной диагностики неисправностей

Хотя в некоторых случаях различия между узлами и соединениями могут казаться несущественными, их правильное различение часто является ключом к успешному решению сложных задач в электротехнике и электронике.

1.1. Основные определения, относящиеся к линейным электрическим цепям

Теория / 1.1. Основные определения, относящиеся к линейным электрическим цепям

Электрической цепью называется совокупность устройств и элементов, соединенных между собой и обеспечивающих прохождение электрического тока. То есть это совокупность источников и приемников энергии, соединительных проводов и измерительных приборов.

Источники электрической энергии – это устройства, в которых происходит преобразование различных видов энергии (тепловой, химической, механической) в электрическую.

Приемники электрической энергии (потребители, нагрузка) – это устройства, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии.

Электрические цепи, в которых получение и преобразование электрической энергии происходят при неизменных во времени токах и напряжениях, называются цепями постоянного тока. Электрические цепи, в которых ток и напряжение изменяются с течением времени по величине и направлению называются цепями переменного тока.

Электрические цепи подразделяются на линейные и нелинейные.

Линейной электрической цепью называется цепь, состоящая только из линейных элементов. Если в цепи имеется хотя бы один нелинейный элемент, то цепь будет

нелинейной.

Линейные элементы – это элементы электрической цепи, сопротивление которых не зависит от проходящего по ним тока или напряжения на их зажимах. Вольт-амперная характеристика (зависимость тока от напряжения) для линейных элементов представляет собой прямую линию; для нелинейных – кривую.

Любую электрическую цепь и происходящие в ней процессы можно описать с помощью понятий:

ток I [A], Ампер;

напряжение U [B], Вольт;

электродвижущая сила (ЭДС) Е [B], Вольт;

сопротивление R или r [Ом], Ом;

проводимость G или g [См], Сименс;

индуктивность L [Гн], Генри;

емкость С [Ф], Фарада.

Основной целью изучения электрических цепей является анализ режимов работы этих цепей. На основе такого анализа можно определить, при каких условиях и с какой эффективностью будет работать радиотехническое оборудование. В большинстве случаев эта цель достигается определением токов на всех участках электрической цепи. Зная токи, можно найти напряжения и мощности отдельных элементов.

Для удобства расчетов электрическую цепь заменяют схемой замещения.

Схема замещения или электрическая схема – это графическое изображение электрической цепи с помощью условных знаков. Топологию электрической цепи определяют геометрические элементы схемы, которыми являются ветви, узлы и контуры.

Ветвь образуется одним или несколькими последовательно соединенными элементами цепи (рис. 1.1). По всем элементам ветви протекает один и тот же ток.

Узел – место соединения трех и более ветвей. На электрических схемах узел обозначают точкой, как показано на рис.

1.2, а,б

По своему электрическому смыслу схемы а) и б) идентичны и содержат один узел. Участки цепи между точками 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 не содержат элементов, следовательно, не являются ветвями. Представив схему б) в виде а), получим один узел, поэтому точки 2, 3, 4 называют фиктивными или устранимыми узлами.

Узел является независимым, если к нему подходит хотя бы одна ветвь, не входящая в другие узлы. Число независимых узлов всегда на единицу меньше, чем общее число узлов в схеме. Если общее число узлов п, то число независимых узлов N = n – 1.

Исходя из понятия узла, ветвь можно охарактеризовать как участок цепи между двумя соседними узлами.

Контур – это любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.

Для расчета электрических цепей используются независимые контуры.

Независимый контур должен включать в себя хотя бы одну ветвь, не входящую в другие контуры.

Число независимых контуров рассчитывается по формуле

К = т – (п – 1) = т – N.

Здесь т – число ветвей.

Для примера рассмотрим контур, приведенный на рис. 1.3.

Данная схема содержит 4 ветви, 6 контуров и 2 узла. Линии схемы, в которых отсутствуют элементы цепи, не являются ветвями. Так как линия 2–2` не является ветвью, то узел 2` является «фиктивным», или устранимым узлом.

Так как данная схема содержит четыре ветви и два узла, следовательно,

независимых узлов: N = n –1 = 2 – 1 = 1;

независимых контуров: К = т – (п –1) = 4 – (2 – 1) = 3.

Линейные цепи в установившемся режиме: Курс лекций, страница 2

При расчете и анализе электрической цепи большую роль играет изучение и учет ее геометрической структуры. Они основаны на топологии — разделе математики, в котором исследуются геометрические свойства фигур, независящие от их размеров и прямолинейности.

К числу основных топологических, используемых в теории цепей, относятся:

Ветвь – участок электрической цепи, вдоль которого протекает один и тот же ток. Па схеме, рис.2, ветвями являются участки цепи между точками 1-2, 1-5, 3-6 и т.д.

Узел – место соединения ветвей электрической цепи. На схемах узлы изображаются точкой В ТОРЦ, узлом считается точка цепи, в которой сходятся три и более ветви. На схеме, рис.1.2, узлами являются т.т. 1,3,6,

Рис.1.2

Контур – любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям. На схеме, рис.1.2, контурами являются участки 1-5-3-6-1, 1-3-6-4-2-1, участки 1-3-4-2-1, З-6-4-3 не являются контурами, так как т.4 не является узлом.

Для облегчения изучения процессов в цепях они заменяются эквивалентными.

Эквивалентная электрическая цепь – идеализированная модель реальной электрической цепи, представленная совокупностью идеализированных элементов, параметры которых выражают параметры реальной системы. При этом идеализированные элементы достаточно разнообразны, чтобы обеспечить моделирование большинства реальных устройств.

МЕТОД ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ включает:

1) составление эквивалентной схемы;

2) составление и решение уравнений, описывающих реальную физическую систему, представленную эквивалентной схемой;

3) приведение полученных результатов в соответствие с анализируемой реальной цепью.

1.2. ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

1.2.1. Классификация и характеристики элементов электрической цепи

Электрические цепи можно классифицировать по пяти признакам:

1. по видам элементов;

2. по способам соединения пассивных элементов;

3. по виду входного воздействия;

4. по количеству наружных зажимов.

Всякая цепь состоит из активных и пассивных элементов.

Пассивными называются элементы, в которых электромагнитная энергия преобразовывается в другие виды энергии. К пассивным элементам относятся резисторы R, конденсаторы С, катушки индуктивности L, обладающие свойствами сопротивления r (проводимости g), емкости С и индуктивности L.

Всякая реальная цепь может быть охарактеризована этими свойствами.

Характеристика пассивных элементов

Сопротивление (r) – это элемент электрической цепи, в котором электромагнитная энергия необратимо поглощается (рассеивается, превращается в тепловую).

Сопротивление является идеальной моделью реального элемента электрической цепи-резистора (рис.1.3). Напряжение и ток на его зажимах связаны пропорциональном зависимостью.

u(t)=ri(t) (1.1)

Рис.1.3

Величина сопротивления измеряется в Омах (Oм).

1Ом – это величина такого сопротивления, на котором при протекании тока силой 1 ампер имеет место падения напряжения 1вольт.

Проводимость (g) – величина обратная сопротивлению. Единица измерения проводимости — сименс См =1/Ом.

Индуктивность (L) – это элемент, способный накапливать энергию электромагнитного поля в магнитном поле (рис.1.4). Напряжение и ток на его зажимах связаны зависимостью.

u_L= (1.2)

Рис.1.4

Величина индуктивности измеряется в генри (г).

1генри – это величина такой индуктивности, на которой при изменении тока со скоростью в 1ампер/сек имеет место падение напряжения 1вольт.

Емкость (С) – это элемент, способный накапливать электромагнитную энергию в электрическом поле (рис.1.5). Напряжение и ток на его зажимах связаны зависимостью

u_С= (1. 3)

Рис.1.5

Величина емкости измеряется в фарадах (ф).

1 Фарада – это величина такой емкости, на которой имеет место падение напряжения 1 вольт при наличии заряда в емкости 1кулон.

При определенных условиях (например, при большой частоте изменения тока, напряжения) необходимо учитывать, что резистор обладает некоторой собственном емкостью и индуктивностью, катушка индуктивности — сопротивлением и емкостью (за счет потери энергии в проводе обмотки, сердечнике, межвитковых емкостей), конденсатор – сопротивлением и индуктивностью (индуктивность выводов, потери в диэлектрике).

С помощью идеализированных элементов можно составить эквивалентные схемы резистора (рис.1.6а), катушки индуктивности (рис.1.6б), конденсатора (рис.1.6в).

а б в

рис.1.6

Пассивные элементы мoгyт быть линейными и нелинейными. Линейный элемент — элемент цепи, параметры которого не зависят от приложенного к ним напряжения и протекающего через них тока (рис.1.7).

В противном случае элемент называется нелинейным.

Основная часть курса ТЭРЦ посвящена рассмотрению цепей, представленных совокупностью линейных элементов, параметры которых не зависят от времени.

Рис.1.7

Активными называются элементы, в которых энергия любого вида преобразуется в электромагнитную. К активным элементам относятся источники энергии. Они представлены источником электродвижущей силы (ЭДС), источником напряжения и источником тока.

Характеристика активных элементов

ИСТОЧНИК ЭДС (рис.1.8а) – источник электрической энергии, напряжение на зажимах от протекающего через него тока (рис.1.8б). Внутреннее сопротивление источника ЭДС r_i = 0.

ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ (рис. 1.9а) – источник электрической энергии, состоящим из источника Э.Д.С. и внутреннего сопротивления. Напряжение на зажимах источника U = f₁-f₂=E-I_ri_{зависит от тока (рис.1.9б).}

ИСТОЧНИК ТОКА (рис.1.10а) – источник электрической энергии, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах (рис.1.106). Внутренняя проводимость источника тока.

Соединение в электрической цепи | Электрические узлы и соединения – Wira Electrical

Соединение в электрической цепи иногда немного неправильно понимают с узлом в электрической цепи.

В отношении этих двух элементов следует соблюдать следующие правила:

Место, где соединяются клеммы двух или более элементов схемы, а также любые провода или проводники между ними, называется узлом.
Определение узла согласовано всеми.
Любая точка в цепи, где ток разделяется, обычно называется соединением.

Соединение также известно как узел, соединяющий три или более элементов схемы.

Элементы — черные, узлы — цветные, а соединения — черные точки между элементами или проводами в соответствии с наиболее принятыми определениями.

Узел в электрической цепи

Точка в цепи, где встречаются два или более элементов цепи, называется электрическим узлом. Резистор, конденсатор, транзистор и другие элементы являются примерами элементов.

Каждый элемент имеет клеммы, представляющие собой проводники, отходящие от корпуса элемента. Элемент подключается к цепи через клеммы.

Клеммы — это проводники, которые позволяют элементу подключаться к цепи.

Узел — это точка, в которой встречаются выводы двух элементов.

При наличии кабелей, соединяющих клеммы, провода также считаются частью узла. Полный пролет цепи без разницы в напряжении также называется узлом (т. е. без сопротивления).

Узел представлен определенным цветом. Эта схема состоит из трех узлов.

Три узла соединяют элементы в схеме выше:

Первый узел (синий) образован резисторами R1, R2 и R3 и выводами источника постоянного напряжения V1. Терминалы выделены черным, потому что технически они не являются частью узла.
Второй узел (зеленый) находится между выводами резистора R3 и конденсатора C1.
Третий узел (красный) находится между клеммами источника постоянного напряжения V1, резисторами R1 и R2 и конденсатором C1.

Соединение в электрической цепи

Здесь все становится немного сложнее. Фраза «электрический узел» имеет несколько разные определения в физике (ученые) и технике (инженеры).

Здесь мы сосредоточимся на соединении в электрической цепи.

Физик:

Соединение — это любое место в цепи, где ток может разделиться, согласно физике. Соединения, в отличие от узлов, являются точками.

Провода одинакового напряжения вокруг соединения не включаются в соединения (тогда как узлы являются как точкой соединения, так и любыми соединительными проводами между клеммами).

Фактически они могут служить точкой соединения между элементами и кабелями. Ток может разделиться где угодно. Черные точки на схеме выше представляют собой соединения.

В цепи есть три (3) узла, однако есть пять (5) соединений. Это наиболее распространенное определение соединения, которое можно найти в учебниках.

Инженер:

Инженеры (инженеры): Они иногда соглашаются с учеными, а иногда не соглашаются с ними. Инженеры будут периодически что-то переписывать, чтобы облегчить себе работу.

Инженеры часто утверждают, что соединение ЯВЛЯЕТСЯ формой узла, состоящего как минимум из трех соединенных частей, когда они не согласны с физиками. Соединение — это тип узла в этом определении.

Узел должен иметь не менее двух соединительных частей, а узел должен иметь не менее трех.

Инженеры, с другой стороны, иногда не учитывают соединительные провода при определении соединений таким образом. Инженеры могут использовать термин «точка» для обозначения как узлов, так и соединений (а не всего соединительного провода).

Но есть и другое определение, которое следует учитывать:

Место или область, где физически соприкасаются многие проводники или полупроводники, называется электрическим соединением. Термоэлектрические переходы, переходы металл-полупроводник и p-n-переходы являются примерами электрических переходов.

Соединения бывают двух типов: выпрямляющие и невыпрямляющие. Омические контакты являются невыпрямляющими соединениями. P-n-диоды, диоды Шоттки и транзисторы с биполярным переходом являются примерами электронных компонентов, в которых используются выпрямительные переходы. (розетки для электричества)

Читайте также: как установить электрические розетки

Есть ли разница между узлом и соединением в электрической цепи?

В большинстве случаев различие между узлами и соединениями не имеет значения. Оба они представляют собой соединения цепей.

Если речь не идет о двух соединениях в одном узле, вы получите тот же ответ, если спросите о разнице напряжений между двумя узлами или соединениями.

В этой ситуации напряжение было бы равно нулю, и это был бы вопрос с подвохом или ошибка.

Когда различие имеет решающее значение, вы можете сразу определить, о чем говорит другой человек (или книга). Ученые и инженеры, по большей части, стремятся быть как можно более точными.

Они часто формулируют вопрос, называя конкретные места или части, например «Перекресток в точке А» или «Узел между R1 и R3», чтобы вы могли точно понять, о чем они говорят.

Когда следует использовать узлы?

При применении действующего закона Кирхгофа узлы обычно безопаснее и проще в использовании, чем соединения (KCL). Возможно, вам придется разбить цепь на более мелкие части, если вы используете соединения.

Вам придется приложить больше усилий для достижения того же результата. Например, вы можете использовать KCL для оценки каждого соединения в параллельной цепи, как показано выше, но вы получите два дополнительных уравнения (по одному для каждого соединения первых двух ветвей тока).

После этого вам нужно будет решить, как решить для каждого неизвестного тока. У вас будет больше уравнений, но у вас также будет больше неизвестных. Это просто усложняет вам жизнь. По какой-то причине KCL также известен как узловое правило.

Когда следует использовать Junction?

При изучении контура, например, при использовании закона напряжения Кирхгофа (KVL). Вы можете легко указать границы контура, используя соединения в электрической цепи как углы, когда это возможно.

Это упрощает построение уравнений KVL и позволяет избежать двусмысленности.

Электрические узлы и соединения — Справочник по электронике

Без категории / By Seth

Узел состоит из точки, где встречаются клеммы двух или более элементов схемы, и любых проводов/проводников между клеммами.
Все согласны с определением узла.
Соединение чаще всего определяется как любая точка в цепи, где ток разделяется.
Соединения также иногда определяются как узлы, соединяющие три или более элементов схемы.

Согласно наиболее распространенным определениям, элементы отображаются черным цветом, узлы — цветом, а соединения — черными точками между элементами или проводами.

Электрический узел:

Электрический узел — это точка в цепи, где встречаются два или более элемента цепи. Элемент может быть резистором, конденсатором, транзистором и т. д. Каждый элемент имеет проводники, отходящие от корпуса самого элемента, называемые 9.0021 клеммы . Клеммы позволяют элементу подключаться к цепи. Проводники, позволяющие элементу подключаться к цепи, называются клеммами .

Технически узел — это место, где встречаются клеммы двух элементов.

Однако, если между клеммами есть провода, то сами провода также являются частью узла. Узлы иногда определяются как весь участок цепи без разницы в напряжении (т. е. без сопротивления). Каждый цвет представляет собой узел. В этой цепи три узла.

В схеме выше есть три узла на соединениях между элементами:

Первый узел (синий) находится между клеммами источника постоянного напряжения V ₁ и резисторами R ₁ , R ₂ и R ₃ . Обратите внимание, что сами терминалы технически не являются частью узла, поэтому они выделены черным цветом.
Второй узел (зеленый) находится между выводами резистора R ₃ и конденсатора C ₁ .
Третий узел (красный) находится между выводами источника постоянного напряжения V ₁, резисторами R ₁ и R ₂ и конденсатором C ₁.

Электрическая развязка:

Вот где все становится сложнее. Физики (ученые) и инженеры (инженеры) иногда имеют немного разные определения термина , электрический переход .

Физика (ученые) : Соединение — это любая точка в цепи, где ток может разделиться. В отличие от узлов, узлов 9.0021 точек . Соединения не включают в себя провода с одинаковым потенциалом вокруг соединения (тогда как узлы являются точками соединения и любых соединительных проводов между терминалами). По сути, они также могут быть точками соединения между элементами и проводами. Везде, где ток может разделиться . На приведенной выше схеме черные точки — это соединения. Схема имеет три (3) узла и пять (5) соединений. Это определение перекрестка, которое вы найдете в большинстве учебников.

Инженерное дело (инженеры) : Иногда согласен с учеными, а иногда нет. Инженеры иногда переопределяют вещи, чтобы облегчить им работу. Когда они не согласны с физиками, инженеры часто говорят, что узел — это тип узла, который имеет по крайней мере три соединительных элемента. В этом определении соединение является типом узла. Узел имеет не менее двух соединительных элементов, а узел имеет не менее трех соединительных элементов. Однако инженеры иногда исключают соединительные провода при определении соединений таким образом. Иногда инженеры определяют оба узла и соединения как точки (а не весь соединительный провод).

Узлы и узлы: действительно ли это

имеет значение?
Обычно различие между узлами и соединениями не имеет большого значения. Оба они представляют соединения между элементами схемы. Если вы спросите о разнице напряжений между двумя узлами или соединениями, вы получите тот же ответ, если только они не говорят о двух соединениях в одном узле. В этом случае напряжение будет равно нулю, и это вопрос с подвохом или ошибка.
Когда различие имеет значение, вы можете быстро понять, о чем конкретно говорит другой человек (или книга). Большую часть времени ученые и инженеры хотят быть как можно более конкретными. Они обычно формулируют вопрос, определяя определенные точки или элементы, такие как «перекресток в точке А» или «узел между R1 и R3», чтобы вы могли легко понять, о чем конкретно они говорят.