Что такое замкнутая электрическая цепь. Какие элементы входят в состав электрической цепи. Чем отличается замкнутая цепь от разомкнутой. Как работает закон Ома для замкнутой цепи. Какие бывают виды коротких замыканий.
Основные понятия и элементы электрических цепей
Электрическая цепь представляет собой совокупность устройств, соединенных проводниками, обеспечивающих протекание электрического тока. Каковы основные элементы любой электрической цепи?
- Источник тока (аккумулятор, генератор и т.д.)
- Потребители электроэнергии (лампы, двигатели и др.)
- Соединительные проводники
- Коммутационные устройства (выключатели, переключатели)
- Устройства защиты (предохранители, автоматы)
- Измерительные приборы (амперметры, вольтметры)
Все элементы цепи делятся на активные (источники энергии) и пассивные (потребители энергии). Для описания электрических цепей используются специальные схемы, на которых условными обозначениями показываются все элементы и их соединения.
Замкнутая электрическая цепь: определение и принцип работы
Что представляет собой замкнутая электрическая цепь? Это цепь, в которой все элементы соединены между собой проводниками таким образом, что образуется непрерывный путь для протекания электрического тока от источника к потребителю и обратно.
Основные признаки замкнутой цепи:
- Наличие источника ЭДС
- Наличие потребителя электроэнергии
- Непрерывное соединение всех элементов проводниками
- Наличие электрического тока в цепи
В замкнутой цепи электрический ток протекает от положительного полюса источника через нагрузку к отрицательному полюсу. При этом часть цепи внутри источника называется внутренним участком, а остальная часть — внешним участком цепи.
Разомкнутая электрическая цепь: особенности и отличия
Чем отличается разомкнутая электрическая цепь от замкнутой? Разомкнутой называется цепь, в которой имеется разрыв электрической цепи, препятствующий протеканию тока. Каковы основные признаки разомкнутой цепи?
- Наличие разрыва в цепи
- Отсутствие электрического тока
- Наличие напряжения на концах разрыва
Разомкнутая цепь может быть создана специально с помощью выключателей или возникнуть случайно из-за обрыва проводника. В разомкнутой цепи ток не протекает, но на концах разрыва присутствует электрическое напряжение, равное ЭДС источника.
Закон Ома для замкнутой электрической цепи
Как связаны между собой основные параметры замкнутой электрической цепи? Эту зависимость устанавливает закон Ома для полной цепи:
I = ε / (R + r)
где:
- I — сила тока в цепи
- ε — ЭДС источника
- R — сопротивление внешнего участка цепи
- r — внутреннее сопротивление источника
Каков физический смысл закона Ома для замкнутой цепи? Он показывает, что сила тока прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи. При увеличении ЭДС ток возрастает, а при увеличении сопротивления — уменьшается.
Короткое замыкание в электрических цепях
Что такое короткое замыкание в электрической цепи? Это явление, при котором происходит соединение разноименных полюсов источника питания через очень малое сопротивление. Какие бывают виды коротких замыканий?
- Однофазное (замыкание фазы на нейтраль или землю)
- Двухфазное (соединение двух фаз)
- Трехфазное (соединение трех фаз)
Чем опасно короткое замыкание? При коротком замыкании резко возрастает ток в цепи, что может привести к перегреву проводников, возгоранию изоляции и выходу из строя оборудования. Для защиты от коротких замыканий применяются автоматические выключатели, предохранители и другие защитные устройства.
Применение замкнутых и разомкнутых цепей в электротехнике
Где используются замкнутые и разомкнутые электрические цепи на практике? Рассмотрим основные области применения:
Замкнутые цепи:
- Системы электроснабжения зданий и сооружений
- Электрические сети и подстанции
- Электроприводы машин и механизмов
- Системы освещения
Разомкнутые цепи:
- Коммутационные устройства (выключатели, рубильники)
- Системы защиты и автоматики
- Измерительные приборы
- Устройства управления
Правильное проектирование и эксплуатация электрических цепей позволяет обеспечить надежное и безопасное электроснабжение потребителей.
Методы расчета электрических цепей
Какие основные методы используются для расчета электрических цепей? Рассмотрим наиболее распространенные подходы:
- Метод непосредственного применения законов Кирхгофа
- Метод контурных токов
- Метод узловых потенциалов
- Метод наложения
Выбор метода зависит от сложности схемы и поставленной задачи. Для простых цепей часто достаточно применения закона Ома и правил последовательного и параллельного соединения. Сложные разветвленные цепи требуют использования более сложных методов анализа.
Переходные процессы в электрических цепях
Что такое переходные процессы в электрических цепях? Это кратковременные процессы, возникающие при резком изменении режима работы цепи (включении, отключении, коротком замыкании). Какие основные виды переходных процессов существуют?
- Апериодический процесс
- Колебательный процесс
Чем характеризуются переходные процессы? Они сопровождаются резкими изменениями тока и напряжения, которые могут в несколько раз превышать установившиеся значения. Длительность переходных процессов обычно составляет от долей секунды до нескольких секунд.
Учет переходных процессов важен при проектировании систем защиты и автоматики электрических цепей.Замкнутая электрическая цепь — Основы электроники
Простейшая электрическая цепь состоит из источника электрической энергии, ее потребителя и соединительных проводов (см. рис. 1).
Рисунок 1. Простейшая электрическая цепь: Б — источник электрической энергии; SA — выключатель; EL — потребитель электрической энергии (лампа).
Кроме того, в электрическую цепь обычно включаются электроизмерительные приборы и приборы для замыкания и размыкания цепи (рис. 2).
Рисунок 2. Замкнутая электрическая цепь
Любая замкнутая электрическая цепь делится на две части: внешнюю, называемую внешним участком цепи, и внутреннюю, называемую внутренним участком цепи.
Внешний участок (внешняя цепь) состоит из одного или нескольких потребителей электрической энергии, соединительных проводов и различных приборов, включенных в эту цепь. Внутренний участок (внутренняя цепь) представляет собой сам источник электрической энергии.
Соберем замкнутую электрическую цепь, взяв, например, в качестве источника электрической энергии аккумуляторную батарею (рис. 2,3), а в качестве потребителя электрической энергии — электрическую лампочку накаливания. Включим в цепь амперметр и выключатель, при помощи которого можно замыкать и размыкать цепь.
Рисунок 3. Электрическая схема простейшей цепи
Когда выключатель разомкнут, т. е. когда электрическая цепь разорвана, лампочка не горит, а стрелка амперметра стоит на нуле, т. е. электрического тока в цепи нет. Замкнув цепь, нетрудно убедиться, что лампочка загорится, а стрелка амперметра отклонится на какой-то угол, что свидетельствует о наличии в цепи электрического тока.
Из этого опыта можно сделать вывод, что электрический ток проходит только по замкнутой цепи. Следовательно, непременным условием наличия электрического тока в цепи является надежное соединение проводниками источника электрической энергии с ее потребителями.
Источниками электрической энергии для питания радиотехнической аппаратуры служат гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы и т. д.
Потребителями электрической энергии в электро- и радиотехнических устройствах являются электродвигатели, сельсины, реле, электронно-лучевые трубки, дискретные элементы (резисторы, диоды, транзисторы …), интегральные схемы и т.п. Для соединения источников и потребителей электрической энергии применяются металлические проводники различной формы, длины и толщины, изолированные один от другого.
Вернемся вновь к простейшей замкнутой цепи. Соберем схему, показанную на рис. 4, и будем поочередно включать амперметр в разные точки цепи, заметим, что куда бы прибор ни был включен, он покажет одну и ту же величину тока.
Рисунок 4. В любой из точек такой цепи амперметр покажет одну и ту же величину тока
Исходя из этого можно сделать такой вывод: в замкнутой электрической цепи, не имеющей ответвлений, величина тока на всех участках цепи одинакова.
ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!
Похожие материалы:
Добавить комментарий
Замкнутая и разомкнутая электрическая цепь
Определение 1
Электрической цепью называют совокупность различных устройств, которые соединены конкретным способом. Устройства должны обеспечивать путь для протекания электрического тока. Существуют различные элементы цепей, служащие для множества целей. Для описания цепей используют специальные электрические схемы.
В состав любой электрической цепи входят различные элементы:
- Источник тока. Им, например, может быть катушка индуктивности, по которой какое-то время шёл ток внешнего источника.
- Проводники;
- Нагрузка (в случае, когда она постоянна, вольтамперная характеристическая кривая представляет собой прямую линию, а такая нагрузка зовётся линейной;
- Устройства защиты;
- Устройства коммутации.
Различают два вида элементов цепей: пассивные и активные.
Основными видами электрической цепи являются:
- замкнутая цепь;
- разомкнутая цепь.
Замкнутая электрическая цепь
Замкнутая электрическая цепь представляет собой наиболее простой вариант соединения. Она состоит из источника электроэнергии, потребителя энергии и соединительных элементов в виде обычных проводов. Провода в цепи обязательно должны иметь соответствующую изоляцию.
Для обеспечения стабильной и безопасной работы электрической цепи ее снабжают дополнительными элементами. Обычно это различные электроизмерительные приборы, с помощью которых можно узнать величину токов и напряжения в системе, а также оборудование, предназначенное для замыкания и размыкания цепи.
Все замкнутые электрические цепи делят на две основные части:
- внешний участок цепи;
- внутренний участок цепи.
Определение 2
Внутренний участок цепи – непосредственно источник электроэнергии у потребителя.
Внешний участок цепи – система, которая состоит из одного или многих потребителей электроэнергии, а также соединительных проводов и приборов. Все они должны иметь отношение к функционированию замкнутой электрической цепи.
Закон Ома для замкнутой цепи
Закон Ома для замкнутой цепи показывает определенное значение тока. Оно зависит от сопротивления источника, а также от сопротивления нагрузки.
Величина тока в замкнутой цепи, которая состоит из источника цепи, будет равняться отношению электродвижущей силы источника к сумме внешнего и внутреннего сопротивлений. При этом источник тока должен обладать внешним и внутренним нагрузочным сопротивлением.
Такая зависимость была установлена экспериментальным путем в начале 19 века известным ученым Георгом Омом. Он смог описать результаты собственных опытов на математическом уровне.
Закон Ома для замкнутой цепи можно записать следующим образом:
$I=\frac{\varepsilon}{R+r}$, где:
- $\varepsilon$ — электродвижущая сила источника напряжения;
- $R$ — сопротивление всех внешних элементов цепи, например, проводников;
- $r$ — внутреннее сопротивление источника напряжения;
- $I$ – сила тока в цепи.
Расчет для определенного сопротивления:
$\varepsilon =I_1 R_1+I_1 r$
$\varepsilon=I_2 R_2+I_2 r$
После подстановки полученных значений, формула приобретает такой вид:
$\varepsilon=\frac{I_1 I_2 (R_2-R_1)}{I_2-I_1}$
Физический смысл закона Ома для замкнутой цепи
Замкнутую электрическую цепь образуют потребители энергии только в совокупности с источником тока. Проходящий через потребителя ток течет обратно на его источник. Поэтому току достается сопротивление проводника и источника. Из этого складывается общее сопротивление замкнутой цепи, предполагающее наличие двух основных компонентов: сопротивления источника и сопротивления потребителя.
Зависимость тока от электродвижущей силы источника и сопротивления цепи состоит в следующем: при увеличении электродвижущей силы увеличивается энергия носителей зарядов. Это означает, что становится больше скорость движения зарядов в упорядоченном виде. Если увеличивать размер сопротивления цепи, то величина тока будет уменьшаться.
Электрический ток проходит непосредственно по замкнутой цепи. Необходимым условием присутствия электрического тока в цепи является надежное соединение проводниками источника электрической энергии с ее потребителями.
Источники электроэнергии для различной аппаратуры: генераторы, аккумуляторы, гальванические элементы.
В различных устройствах могут быть определенные потребители электрической энергии. Чаще всего их представляют в виде ламп или электродвигателей.
Для соединения источников и потребителей в единую цепь применяют проводники из металлических материалов. Они могут быть различной формы, длины, толщины, обладать определенными техническими характеристиками. Часто применяются проводники, которые изолированы друг от друга.
Для возникновения тока нужно соединить две точки. Одна из точек должна иметь избыток электронов по отношению ко второй точке. Специалисты называют это действие созданием разности потенциалов между точками. Источник тока служит основным элементом для создания разности потенциалов в электрической цепи.
Любой потребитель электрической энергии может являться нагрузкой в цепи. Нагрузка создает сопротивление электрическому току.
Электрический ток активно используют при создании искусственного освещения. Электрические простые лампы служат примером замкнутой цепи.
Разомкнутая электрическая цепь
При отсутствии потока электронов необходимое напряжение источника цепи проявляется на концах точек. В этом случае происходит процесс ожидания момента соединения концов точек, чтобы возобновился поток электронов. Подобную цепь принято называть разомкнутой.
Замечание 1
При связывании концов проводов, где существует разрыв, непрерывность всей цепи восстановится. Это основная разница между замкнутой и разомкнутой цепью.
При включении и выключении электрического освещения (лампы) требуется постоянно осуществлять похожие процессы. Для удобства были созданы специальные устройства. Их называют выключателями или рубильниками. Они в автоматическом режиме по сигналу управляют потоками электронов в цепи, контролируя начало и завершение работы электрооборудования.
Рубильники практически идеально подходят для демонстрации принципов работы выключателей и переключателей. Однако при использовании их в больших электрических цепях существует немало проблем, связанных с безопасной эксплуатацией. Так как некоторые части рубильников открыты, то существует вероятность воспламенения горючих материалов. В современных выключателях применяются подвижные и неподвижные контакты, которые защищены изоляционным корпусом.
закрытые, открытые и короткие цирки
от: Cathleen Shamieh и
Обновлены: 09-17-2021
Из книги: Electronics для Dummies
Electronics для Dummies
. Amazon Вам нужен замкнутый путь или замкнутая цепь, , чтобы обеспечить протекание электрического тока. Если где-нибудь на пути есть разрыв, у вас разомкнутая цепь, и ток перестанет течь — и атомы металла в проводе быстро перейдут к мирному, электрически нейтральному существованию.
Замкнутая цепь позволяет току течь, но разомкнутая цепь оставляет электроны в затруднительном положении.
Представьте себе галлон воды, протекающей через открытую трубу. Вода будет течь в течение короткого времени, но затем остановится, когда вся вода выйдет из трубы. Если вы перекачиваете воду через закрытую систему труб, вода будет продолжать течь до тех пор, пока вы будете заставлять ее двигаться.Разомкнутые цепи по конструкции
Открытые цепи часто создаются дизайном. Например, простой выключатель света размыкает и замыкает цепь, которая соединяет свет с источником питания. При построении цепи рекомендуется отключать аккумулятор или другой источник питания, когда цепь не используется. Технически это создает разомкнутую цепь.
Когда черная кнопка сдвинута до упора вправо, переключатель находится в разомкнутом положении, а фонарик выключен.Переключатель в разомкнутом положении отключает лампочку от аккумулятора, создавая разомкнутую цепь.
Включение фонарика путем сдвига черной кнопки влево сталкивает два куска металла вместе — или замыкает переключатель — и замыкает цепь, чтобы мог течь ток.Замыкание переключателя завершает токопроводящий путь в этом фонарике, позволяя электронам течь.
Открытые цепи случайно
Иногда открытые цепи создаются случайно. Например, вы забыли подключить аккумулятор или где-то в цепи произошел обрыв провода. Когда вы строите схему с помощью макетной платы без пайки, вы можете по ошибке подключить одну сторону компонента не к тому отверстию на макетной плате, оставив этот компонент неподключенным и создав разомкнутую цепь. Случайные разомкнутые цепи обычно безвредны, но могут стать источником большого разочарования, когда вы пытаетесь выяснить, почему ваша схема работает не так, как вы думаете.
Короткие замыкания идут по неверному пути
Короткое замыкание — совсем другое дело. Короткое замыкание — это прямое соединение между двумя точками в цепи, которые не должны быть соединены напрямую, например, две клеммы источника питания. Электрический ток идет по пути наименьшего сопротивления, поэтому при коротком замыкании ток будет обходить другие параллельные пути и проходить через прямое соединение. (Представьте, что поток ленив и идет по пути, по которому ему не нужно делать много работы.)При коротком замыкании ток может отклониться от предполагаемого пути его прохождения.
При коротком замыкании источника питания большое количество электроэнергии передается с одной стороны источника питания на другую. Поскольку в цепи нет ничего, что могло бы ограничивать ток и поглощать электрическую энергию, в проводе и в источнике питания быстро накапливается тепло. Короткое замыкание может расплавить изоляцию вокруг провода и вызвать пожар, взрыв или выброс вредных химических веществ из некоторых источников питания, таких как аккумуляторная батарея или автомобильный аккумулятор.
Об этой статье
Эта статья взята из книги:
- Электроника для чайников,
Об авторе книги:
Кэтлин Шамих — инженер-электрик и писатель с большим опытом работы в области проектирования и консультирования. области медицинской электроники, обработки речи и телекоммуникаций.
Этот артикул можно найти в категории:
- General Electronics,
Замкнутая цепь Определение и значение
- Основные определения
- Викторина
- Примеры
- Британский
- Научный
Показывает уровень оценки в зависимости от сложности слова.
Посмотрите слово, которое чаще всего путают с разомкнутой цепью
Сохраните это слово!
Показывает уровень оценки в зависимости от сложности слова.
сущ. Электричество.
Цепь без разрывов, обеспечивающая непрерывный путь, по которому может протекать ток.
СРАВНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ
Нажмите для параллельного сравнения значений. Используйте функцию сравнения слов, чтобы узнать разницу между похожими и часто путаемыми словами.
ВИКТОРИНА
Сыграем ли мы в «ДОЛЖЕН» ПРОТИВ. «ДОЛЖЕН» ВЫЗОВ?
Следует ли вам пройти этот тест на «должен» или «должен»? Это должно оказаться быстрым вызовом!
Вопрос 1 из 6
Какая форма обычно используется с другими глаголами для выражения намерения?
Сравните обрыв цепи.
Происхождение замкнутого цикла
Впервые записано в 1820–1830 гг. , замкнутый контур, замкнутое телевидение, замкнутое сообщество, закрытый карниз, закрытая корпорация, закрытый куплет
Dictionary.
com Unabridged
Основано на словаре Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc., 2022 г.
Как использовать замкнутый контур в предложении
Он закрыл глаза, представляя девственниц, представляя боль в голове и паху.
Влиятельный конгрессмен пишет о «мясистых грудях»|Асавин Суэбсенг|7 января 2015 г.|DAILY BEAST
Закрытые суды, мошеннические клерки и вводящие в заблуждение заявления генерального прокурора, поскольку Флорида приветствует однополые браки.
Закоулки, низкопробная борьба за прекращение однополых браков во Флориде наконец окончена|Джей Майклсон|5 января 2015 г.|DAILY BEAST
Я хотел бы писать вам при более благоприятных обстоятельствах, но, к сожалению, эти возможности закрыты.
Дорогая Лила, мы будем бороться за вас: письмо мертвому транс-подростку|Паркер Моллой|1 января 2015 г.|DAILY BEAST
Расследование FCC недавно завершило период комментариев по делу Marriott.
Как «этичная» сеть отелей Marriott обижает гостей во имя безопасности Wi-Fi|Кайл Чайка|31 декабря 2014 г.|DAILY BEAST
Несмотря на то, что вскоре после этого бар закрылся, зародилось движение, и когда он снова открылся в 1990 году, история возродилась.
Бары, которые сделали Америку великой|Нина Строхлик|28 декабря 2014|DAILY BEAST
И теперь я могу вспомнить, что его глаза закрылись, и с его губ я уловила вздох, а затем он покатился на пол.
Поселенец|Оскар Мишо
В следующее мгновение дверь мягко закрылась за ними, и она навсегда ушла из его жизни как жена.
Поселенец|Оскар Мишо
Он посмотрел полузакрытыми глазами и увидел стоящего над ним Преподобного.
Поселенец|Оскар Мишо
И, может быть, вам стоит мягко намекнуть своим людям, чтобы они держали язык за зубами по поводу этого дела — обо всем этом.
Необработанное золото|Бертран В. Синклер
Биржи закрывались в предыдущие годы, но никогда по причинам, которые теперь контролировали их.
