Схема электрической цепи: основные понятия, элементы и правила построения

Что такое схема электрической цепи. Какие основные элементы она включает. Как правильно изображать электрические схемы. Какие бывают виды электрических схем. Как читать и анализировать схемы электрических цепей.

Что такое схема электрической цепи

Схема электрической цепи — это графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения ее элементов и показывающее соединения между ними. Схема электрической цепи позволяет наглядно представить состав и структуру цепи, а также проанализировать ее работу.

Основные функции электрической схемы:

• Отображение состава электрической цепи и связей между ее элементами
• Анализ работы электрической цепи
• Расчет параметров и характеристик цепи
• Поиск и устранение неисправностей
• Проектирование новых электрических устройств

Основные элементы электрических схем

Электрическая схема включает следующие основные элементы:

• Источники электрической энергии (батареи, генераторы)
• Приемники электрической энергии (лампы, двигатели, нагреватели)
• Коммутационные устройства (выключатели, переключатели)
• Электроизмерительные приборы
• Линии электрической связи

Каждый элемент на схеме обозначается специальным условным графическим символом. Например:

• Резистор — зигзагообразная линия
• Конденсатор — две параллельные линии
• Катушка индуктивности — несколько полуокружностей
• Лампа — круг с крестом внутри
• Источник питания — длинная и короткая параллельные линии

Правила построения электрических схем

При построении электрических схем необходимо соблюдать следующие основные правила:

1. Использовать стандартные условные графические обозначения элементов
2. Располагать элементы схемы так, чтобы она была наглядной и удобной для чтения
3. Соединительные линии проводить кратчайшим путем с минимальным числом изломов
4. Избегать пересечений линий связи
5. Указывать позиционные обозначения элементов
6. Обозначать функциональные группы элементов

Виды электрических схем

Различают следующие основные виды электрических схем:

Принципиальные схемы

Принципиальная схема определяет полный состав элементов устройства и связей между ними. Она дает детальное представление о принципах работы электрической цепи. Принципиальные схемы используются для изучения принципа действия устройств, их наладки и ремонта.

Структурные схемы

Структурная схема отображает основные функциональные части устройства, их назначение и взаимосвязи. Она дает общее представление о принципе работы устройства. Структурные схемы применяются на ранних стадиях проектирования.

Функциональные схемы

Функциональная схема разъясняет процессы, протекающие в отдельных функциональных частях устройства или в устройстве в целом. Она используется для изучения принципов работы устройств.

Как читать и анализировать электрические схемы

При анализе электрической схемы рекомендуется придерживаться следующего порядка:

1. Определить тип схемы (принципиальная, структурная и т.д.)
2. Выявить основные функциональные части устройства
3. Проанализировать связи между функциональными частями
4. Определить назначение отдельных элементов схемы
5. Проследить пути протекания токов в цепи
6. Выявить возможные режимы работы устройства

Умение читать и анализировать электрические схемы необходимо для понимания принципов работы электронных устройств, их проектирования и обслуживания.

Программы для построения электрических схем

Для удобства построения электрических схем разработаны специальные программные средства. Наиболее популярные из них:

• AutoCAD Electrical — профессиональный инструмент для проектирования электрических систем
• sPlan — простая программа для создания электрических и электронных схем
• EasyEDA — бесплатный онлайн-редактор схем с большой библиотекой компонентов
• Fritzing — программа для проектирования электронных устройств на основе Arduino

Эти программы значительно упрощают и ускоряют процесс создания электрических схем, позволяя быстро вносить изменения и дополнения.

Применение электрических схем

Электрические схемы широко применяются в различных областях техники и производства:

• Проектирование электронных устройств
• Разработка систем автоматики и телемеханики
• Создание систем электроснабжения
• Проектирование электрооборудования транспортных средств
• Разработка бытовой электротехники

Умение работать с электрическими схемами является важным навыком для инженеров-электриков, электромонтажников, специалистов по ремонту электрооборудования и других технических специалистов.

Электрическая схема

Главная → Теория электрических цепей → Электрическая схема

---

Электрическая схема, схема электрической цепи, схема замещения электрической цепи

---

1 Схема электрической цепи и элементы схемы [1, с. 16 — 17]

Электрическая цепь характеризуется совокупностью элементов, из которых она состоит, и способом их соединения.

Реальные элементы электрической цепи идеализируются для упрощения математического описания элемента электрической цепи. Однако идеализированные уравнения должны правильно отражать основные физические явления в том или ином реальном элементе электрической цепи.

Идеализированному элементу электрической цепи ставят в соответствие его математическую модель —

схемный элемент. Уравнения, описывающие схемный элемент, идентичны идеализированным уравнениям реального элемента электрической цепи. Схемные элементы могут быть введены и как математические абстракции; при этом они необязательно должны соответствовать каким-либо реальным элементам электрической цепи. Однако любой реальный элемент электрической цепи с необходимой степенью точности можно представить с помощью одного или совокупности схемных элементов, соединенных определенным образом. Такую совокупность схемных элементов (в частном случае один схемный элемент) называют схемой замещения или эквивалентной схемой элемента электрической цепи при условии совпадения уравнений, описывающих эту схему и элемент электрической цепи.

Каждому схемному элементу соответствует условное геометрическое изображение. Тогда способ соединения элементов реальной цепи легко представить с помощью соответствующего соединения схемных элементов. Геометрическое изображение соединения схемных элементов, отображающее соединение реальных элементов электрической цепи и ее свойства, называют

схемой электрической цепи (схемой цепи).

В схеме выделяют ветви — участки, которые характеризуются одним и тем же током в начале и конце в любой момент времени, и узлы — граничные (концевые) точки ветвей. Напряжение ветви тождественно разности потенциалов ее узлов.

Ветвям и узлам схемы электрической цепи, как правило, соответствуют ветви и узлы реальной электрической цепи. В схемах электрических цепей, содержащих многополюсные элементы, некоторые узлы и ветви могут не отображать узлы и ветви цепи. Кроме того, некоторые ветви схемы вводят для учета конструктивных и монтажных параметров цепи (например, паразитных емкостей между зажимами элемента, емкостей монтажа, индуктивностей выводов).

Применительно к электрической цепи ветвь часто определяют как участок цепи, в любом сечении которого ток имеет одно и то же значение в данный момент времени, а узел — как «место» соединения ветвей.

---

2 Схема электрической цепи[2, с. 131 — 136]

Электрическую цепь на чертежах изображают в виде схемы электрической цепи, под которой понимают графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения ее элементов и показывающее соединения этих элементов. Например, на рис. 2.1 представлена электрическая схема цепи, в которую входят следующие устройства: генератор переменного тока 1, трансформаторы 2 и 5, линии электропередачи 3 и 4, преобразователь переменного тока в постоянный 6, нагрузка 7.

Рис. 2.1

Исследование процессов в электрической цепи требует знания связей между токами и напряжениями отдельных ее участков. Эти связи могут быть определены в виде математических соотношений, например, вида (u = r·i, u_L = L·di/dt и др.). Они могут быть заданы и в виде вольтамперных или иных характеристик.

Записанные в аналитической форме соотношения между токами, напряжениями, зарядами, потокосцеплениями элемента электрической цепи являются математической моделью этого элемента электрической цепи.

Так, например, u = r·i есть математическая модель резистора; u_L = L·di/dt — математическая модель идеальной индуктивной катушки; u = r·i + L·di/dt — приближенная математическая модель либо реальной катушки при условии пренебрежения токами смещения между витками катушки, либо цепи, содержащей резистор и идеальную индуктивную катушку, включенные последовательно.

Обратно, математическим соотношениям, приведенным выше, могут быть поставлены в соответствие электрические цепи, содержащие идеальные индуктивные катушки и резисторы.

Математическим соотношениям между, токами, напряжениями, потокосцеплениями, зарядами и другими величинами, следовательно, могут быть поставлены в соответствие электрические цепи, содержащие только идеализированные элементы г, L, С, M, E, J и др. Очевидно, схемы таких электрических цепей и сами электрические цепи тождественны, так как каждому элементу схемы электрической цепи соответствует единственный элемент идеализированной электрической цепи.

Таким образом, для расчета процессов в электрической цепи следует определить математические соотношения для отдельных участков исходной цепи, по этим соотношениям построить некую другую (идеализированную) электрическую цепь, анализ процессов в которой заменит анализ процессов в исходной реальной электрической цепи.

Схему этой другой (идеализированной) электрической цепи, отображающей при определенных условиях свойства реальной цепи, называют схемой замещения электрической цепи или кратко — схемой замещения.

Рассмотрим в качестве примера электрическую цепь, схема которой изображена на рис. 2.1. Можно составить некоторую схему замещения (рис. 2.2) этой цепи.

Рис. 2.2

Приведенная на рис. 2.2, а схема замещения электрической цепи, схема которой дана на рис. 2.1, является приближенной в пределах тех допущений, которые сделаны при представлении схем замещений отдельных устройств, входящих в состав цепи.

Для каждого элемента схемы рис. 2.2, а могут быть записаны в аналитическом или графическом виде соотношения между токами, напряжениями, зарядами и потокосцеплениями. Составление математических соотношений, а следовательно, и схем замещений является специфической для инженера задачей, решение которой требует глубокого понимания особенностей электромагнитных процессов, умения решать в общем случае задачи исследования распределения электромагнитного поля.

Обычно термин «электрическая цепь» применяется к цепи с идеализированными элементами, электрическая схема и схема замещения которой тождественны.

Электрическая цепь и соответственно схема цепи имеют в общем случае ветви и узлы.

Ветвью электрической цепи и соответственно ее схемы называют весь участок электрической цепи, в котором в любой момент бремени ток имеет одно и то оке значение вдоль всего участка.

Узлом электрической цепи и соответственно ее схемы называют место соединения ветвей. На схеме узел изображают точкой.

---

3. Модели и схема электрической цепи[3, с. 22 — 25]

Электрические цепи, используемые в современной радиоэлектронике, образуются, как правило, из связанных друг с другом соединительными проводами ее компонентов: резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности и транзисторов, предназначенных для приближенной практической реализации соответственно резистивных сопротивлений, емкостей, индуктивностей и активных элементов электрических цепей.

При анализе колебаний в реальной электрической цепи она заменяется некоторой идеализированной цепью из того или иного числа элементов, колебания в которой пренебрежимо мало отличаются от колебаний в анализируемой электрической цепи. Идеализированную электрическую цепь, свойства которой аппроксимируют (представляют приближенно) свойства реальной электрической цепи, будем называть моделью электрической цепи. Каждой конкретной модели электрической цепи соответствует система уравнений, благодаря решению которой удается оценить те или иные свойства электрической цепи. Эта система уравнений получила название математической модели электрической цепи.

Графическое изображение модели электрической цепи называют схемой замещения цепи, или просто схемой цепи (иногда электрической схемой). Схема электрической цепи отражает как число и характер элементов электрической цепи, из которых состоит модель электрической цепи, так и порядок соединения их между собой.

Рис. 3.1

Различие между понятиями «электрическая цепь» и „модель электрической цепи“ иллюстрирует рис. 3.1. На нем приведены схематическое изображение цепи, составленной из дискретных резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности (рис. 3.1, а), и схема модели этой цепи, составленная в предположении, что ее компоненты точно моделируются соответствующими пассивными элементами (рис. 3.1, б).

Понятия «электрическая цепь» и „схема электрической цепи“ часто отождествляются.

Чем полнее и точнее должна отражать модель электрической цепи свойства электрической цепи, тем сложнее она становится, т. е. тем большее число элементов она содержит. Ясно, что в каждом конкретном случае следует применять модель не сложнее той, которая позволяет решить задачу анализа с требуемой точностью.

Необходимо иметь в виду и принципиальную возможность физического осуществления электрической модели исходной электрической цепи, после чего эта модель становится, в свою очередь, электрической цепью. Вместе с тем следует помнить, что переход от реальной электрической цепи к схеме электрической связан с рядом допущений. Схема электрической цепи является схемой модели электрической цепи и может быть использована для изучения ее свойств лишь в границах, в которых модель с достаточной точностью воспроизводит свойства реальной электрической цепи.

---

Список литературы

1. Теоретические основы электротехники. Т. I. Основы теории линейных цепей. Под ред. П.А. Ионкина. Учебник для электротехн. вузов. Изд. 2-е, переработ. и доп. М., «Высш. школа», 1976. 544 с. с ил.

2. Нейман Л. Р., Демирчян К. С. Теоретические основы электротехники: В 2-х т. Учебник вузов. Том 1. — 3-е изд., перераб. и доп. — Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981. — 536 с., ил.

3. Белецкий А. Ф. Теория линейных электрических цепей: Учебник для вузов. — Радио и связь, 1986. 544 с.: ил.

электрическая схема, схема электрической цепи, схема замещения электрической цепи

Схема — электрическая цепь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Схема электрической цепи — это графическое изображение, содержащее условные обозначения элементов электрической цепи и показывающее соединения между ними.  [1]

Схема электрической цепи с подобным элементом в виде туннельного диода ТД представлена на рис. 11.1. Предполагается, что параметры цепи и вольт-амперная характеристика туннельного диода известны.  [2]

Схема электрической цепи, эквивалентная приведенной на рис. 1.4, а, но содержащая источник тока, дана на рис. 1.11, а. Элемент с током / к в совокупности с резистором г0 и представляет собой источник тока.  [3]

Схема электрической цепи, в которой имеется ось симметрии, называется симметричной. Например, схема рис. 4 — 16, а симметрична относительно вертикальной оси. В симметричных схемах легко выявляются точки или узлы с одинаковым потенциалом.  [4]

Соединения элементов цепи.  [5]

Схема электрической цепи — это графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения ее элементов, показывающее соединения этих элементов.  [6]

Схема электрической цепи изображена на рис. 37.3. Дано: г Ом, А.  [7]

Схемы электрической цепи, так же как и во всех предыдущих программах, изображаются в верхней половине экрана. Нижняя половина предназначена для вывода текстовой информации, сменяющейся по ходу решения задачи. Схемы остаются на экране до конца работы с программой.  [8]

Схема электрической цепи, состоящая из узлов и ветвей, представ-яет собой геометрическую фигуру, свойства которой не зависят от ее еометрических размеров и вида очертаний. Поэтому топологи я — раздел геометрии, посвященный свойствам таких фигур, может быть Использован для анализа электрических цепей непосредственно по структуре их схем.  [9]

Симметричная цепь ( а, б, и ее отсеченная половина ( s.| Симметричная цепь с неодинаковой полярностью источников ( а и ее закороченная половина ( б.  [10]

Схема электрической цепи, в которой имеется ось симметрии, называется симметричной. Например, схема рис. 4 — 16 а симметрична относительно вертикальной оси. В симметричных схемах легко выявляются точки или узлы с одинаковым потенциалом. В ветвях, присоединенных к таким узлам, токи равны нулю.  [11]

Симметричная цепь ( а и б и ее отсеченная половина ( в.  [12]

Схема электрической цепи, в которой имеется ось симметрии, называется симметричной. Например, схема рис. 4 — 16, а симметрична относительно вертикальной оси. В симметричных схемах легко выявляются точки или узлы с одинаковым потенциалом. В ветвях, присоединенных к таким узлам, токи равны нулю.  [13]

Схема электрической цепи, через все участки которой проходит один и тот же ток, представляет собой последовательное соединение приемников. При параллельном соединении приемников они всегда находятся под одним и тем же напряжением. Если приемники соединены последовательно и параллельно, то такая схема называется смешанным соединением приемников.  [14]

Схема электрической цепи, которую составляют для расчета режима работы цепи, называют схемой замещения. Представление любой электрической цепи схемой замещения позволяет анализировать состояние и режим как всей цепи, так и ее частей.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Понимание принципиальных схем — AP Physics 1

Все ресурсы AP Physics 1

7 Диагностические тесты 170 практических тестов Вопрос дня Карточки Learn by Concept

← Предыдущая 1 2 Следующая →

AP Physics 1 Справка » Электричество и волны » Электричество » Схемы » Понимание принципиальных схем

Каково эквивалентное сопротивление показанной выше цепи?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Когда резисторы соединены последовательно, они складываются нормально, например,

когда последовательно, они складываются в обратном порядке

Используя эти правила, мы можем сначала объединить все резисторы последовательно ( ), который можно изобразить следующим образом:

Используя правило параллельности, найдите полное эквивалентное сопротивление.

Сообщить об ошибке

Каков заряд конденсатора на данной электрической схеме?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Соотношение между зарядом конденсатора и падением напряжения на нем:

Поскольку падение напряжения на обоих и одинаковое, нам просто нужно побеспокоиться о правильной части цепи. Конденсаторы противоположны резисторам, когда дело доходит до нахождения эквивалентной емкости, поэтому для последовательно соединенных конденсаторов два конденсатора справа добавят как таковые

Подстановка в первое уравнение.

Поскольку два конденсатора соединены последовательно, они должны иметь тот же заряд, что и эквивалентный конденсатор.

Сообщить об ошибке

Какой ток проходит через данную электрическую схему?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

Первым шагом к решению этой задачи является использование правил Кирхгофа для написания набора уравнений для нахождения неизвестных. Ниже изображены две петли, и мы назначаем цепи 3 тока. Первый и второй ток проходят вверх через батареи 1 и 2 соответственно, а третий ток проходит вниз через .

Эти начальные условия дают нам наше первое уравнение:

Теперь, используя правило контура и установив все изменения напряжения в контуре равными нулю, мы получим эти два уравнения для двух контуров. Петля слева дает нам:

Петля справа дает нам:

Поскольку мы хотим найти ток, который протекает через  , нам нужно найти для . Самый простой способ сделать это — взять первое уравнение и заменить либо  или  в одном из двух других уравнений. Следующее решение заменит первое уравнение, чтобы выполнить это.

Переставить.

Упростите второе уравнение.

Наконец, решите и приравняйте два уравнения.

Сообщить об ошибке

Какова эквивалентная емкость данной электрической схемы?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Конденсаторы складываются противоположно тому, как резисторы складываются в цепи. То есть для конденсаторов последовательно добавляют так:

Конденсаторы, подключенные параллельно, добавляются следующим образом:

Используйте эту информацию, чтобы сложить все последовательно подключенные конденсаторы. Единственная ветвь, к которой это относится, — это правая ветвь.

Эквивалентная схема показана ниже:

Подключите конденсаторы параллельно.

Сообщить об ошибке

Какая мощность рассеивается в приведенной выше схеме?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Первым шагом к решению проблемы со схемой будет определение и расчет всех неизвестных токов с использованием законов Кирхгофа. Нарисовав петли в цепи и установив падение напряжения на петле равным нулю, мы можем рассчитать неизвестные токи и найти мощность. Две петли указаны здесь на этой диаграмме.

Обозначьте ток, протекающий через аккумулятор, как , ток, протекающий через  и  , как , и ток, протекающий через  , как . Первая петля слева при записи по правилу петли дает:

Решите для тока.

Второй цикл дает нам:

Подставьте значение для

Найдите мощность, рассеянную через

Каков общий ток в приведенной выше цепи, Сообщите об ошибке

4?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Чтобы найти силу тока, сначала найдите суммарное сопротивление параллельно включенных резисторов:

После этого рассчитайте ток по закону Ома:

 

Сообщить об ошибке

Какое общее напряжение в цепи выше?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Чтобы найти напряжение, сначала найдите суммарные сопротивления параллельно включенных резисторов:

Используйте закон Ома, чтобы найти напряжение.

Сообщить об ошибке

Какое сопротивление в приведенной выше схеме?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

Найдите полное сопротивление цепи, которое можно определить по закону Ома.

Теперь можно найти сопротивление второго резистора. Поскольку два резистора включены параллельно, их общее сопротивление зависит от следующего:

Переставьте и решите

Сообщить об ошибке

Каково общее сопротивление в приведенной выше схеме?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Найдите объединенные сопротивления резисторов, включенных параллельно:

Объедините эти два комбинированных последовательных резистора, чтобы найти общее сопротивление:

 

Сообщить об ошибке

Каково падение напряжения в приведенной выше схеме?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Найдите полное сопротивление цепи. Сначала вычислите значения объединенных сопротивлений резисторов, включенных параллельно:

Таким образом, общее сопротивление равно:

Теперь обратите внимание, что, поскольку и  параллельны, падение напряжения на них одинаково. Используйте закон Ома, чтобы связать ток с точки зрения напряжения и сопротивления.

Замените Закон Ом для сопротивления через:

Отчет о ошибке

← Предыдущие 1 2 Следующий →

Уведомление об копировании

Все AP Physics 1 Ресурсы

0004 7 диагностических тестов 170 практических тестов Вопрос дня Карточки Learn by Concept

Q2 Нарисуйте принципиальную схему, чтобы представить схему, показанную на рисунке …

Перейти к

• Упражнение

• Питание растений
• Питание животных
• Волокно к ткани
• Нагревать
• Кислоты, основания и соли
• Физические и химические изменения
• Погода, климат и приспособления животных к климату
• Ветры, бури и циклоны
• Земля
• Дыхание в организмах
• Транспорт у животных и растений
• Размножение растений
• Движение и время
• Электрический ток и его эффекты
• Свет
• Вода: драгоценный ресурс
• Леса: наш спасательный круг
• История сточных вод

Главная > Решения НЦЭРТ Класс 7 Наука > Глава 14. Электрический ток и его действие > Упражнение > Вопрос 4

Вопрос 4. Упражнение

Q2) Нарисуйте принципиальную схему, изображающую цепь, показанную на рисунке.

Ответ:

Решение:

В данной схеме один конец лампочки соединен с одним концом ячейки, а другие их выводы соединены с английской булавкой. Однако английская булавка не связана ни с одной из булавок. Таким образом, цепь не завершена. Следовательно, английская булавка представляет собой переключатель в положении «ВЫКЛ».

Связанные вопросы

В1) Нарисуйте в тетради символы, обозначающие следующие компоненты электрических цепей: …

**Нарисуйте в тетради символы, обозначающие следующие компоненты электрических цепей: c…

**Нарисуйте принципиальную схему, изображающую цепь, показанную на рис.