Электрические цепи постоянного тока

Электрические цепи постоянного тока – это соединённые между собой устройства, которые преобразовывают, передают и распределяют различные виды энергии либо информации, которая передаётся в виде сигналов электрического характера.

Элементы цепи

электрические цепи постоянного тока

Замкнутая цепь

Электрические цепи постоянного тока имеют несколько основных элементов:

  • Источники питания, которые вырабатывают электрическую энергию;
  • Электрические приёмники;
  • Специальные устройства, которые предназначены для передачи электрической энергии.

Источники питания

Источники питания, которые находятся в таком элементе, как электрические цепи постоянного тока – это специальные устройства, внутри которых случается переработка всевозможных видов поступающей энергии в электрическую энергию. В специализированных справочниках можно встретить понятие электрической энергии под другим названием – электромагнитная энергия.

В роли источников питания, как правило, используются:

  • Генераторы электрической энергии, которые перерабатывают энергию механического происхождения в электрическую энергию;
  • Аккумуляторы, которые преобразовывают энергию химического происхождения в электромагнитную энергию;
  • Солнечные батареи и схожие с ними фотоэлементы, основной задачей которых является переработка энергии света и тепла, в ходе чего образуется электромагнитная энергия;
  • Генераторы магнитогидродинамического типа, в которых проходит целый ряд преображений различной энергии, после чего появляется и удерживается электромагнитные импульсы;
  • Реакторы атомного действия, которые считаются самыми экономными, но неустойчивыми в плане сохранения атомной энергии на долгое время. Такие реакторы преобразуют энергию ядра в тепловой элемент, который впоследствии перерабатывается и получается электромагнитный импульс.

Электрические приёмники

Электрические цепи постоянного тока оснащены электрическими приёмниками. Эти приёмники призваны перерабатывать электромагнитные импульсы в любые другие типы энергии. Пример:

  • Электрический двигатель обретает энергию механического типа;
  • Нагревательные печи и приборы получают энергию теплового типа;
  • Специализированные электролитические приборы получают химическую энергию нужной концентрации.

Передающие устройства

резонанс в электрической цепи

Прибор для измерения силы тока

Электрические цепи постоянного тока нуждаются в отдельных устройствах, которые будут транспортировать (передавать) электромагнитные импульсы от начального пути следования (источников) к конечному пункту (приёмникам). Такими устройствами можно назвать:

  • Провода;
  • Сети электропередачи;
  • Высоковольтные линии передач.

Проводом считается проволока, выполненная из металла, которая может находиться в резиновой изоляции. Проволоку изготавливают из стали, алюминия или меди.

Электрическая цепь имеет своеобразный путь, по которому транспортируется электрическое напряжение. Такой путь должен быть изолированным резиновой или пластмассовой оболочкой на всём своём протяжении.

Изоляция позволяет не допустить перехода электрического тока на любую другую открытую поверхность, которая обладает электрической проводимостью. Кроме того, изоляция предназначена для осуществления безопасности для человека, который может соприкоснуться с открытым участком электрического пути.

Электрическая цепь, в целом, а также все её отдельные компоненты обладают электрическим сопротивлением. Кроме всего прочего, электрическая цепь состоит не только из основных элементов, которые уже были рассмотрены, но и некоторых вспомогательных устройств. К таким устройствам можно отнести специальную аппаратуру коммуникационного типа, которая служит для включения или отключения электрического оборудования.

Постоянный ток

Приведём небольшой пример. Поместив специальный проводник, находящийся в изоляционной оболочке, в поле электрической энергии (Е), мы добьёмся того, что свободные электрические заряды q, которые расположены в данном проводнике, будут находиться под действием постоянной силы F=qE.

При таком воздействии силы F в используемом проводнике будет образовываться непостоянное перемещение всех зарядов свободного типа. Завершится данное действие только тогда, когда электрическое поле, которое имеется у всех свободных зарядов, не произведёт компенсацию основного электрического поля, в которое помещён проводник. При всём этом, поле электростатической энергии, которое находится в самом проводнике, будет иметь значение равное 0.

В некоторых случаях в проводнике может образоваться постоянное и организованное перемещение электрических носителей. Произойти это может только при определённых условиях. Такое перемещение заряженных носителей и есть постоянный электрический ток. В качестве основного направления электрического постоянного тока принимается то направление, по которому движутся заряженные заряды свободного типа. Для того, чтобы в проводнике мог сохраняться электромагнитный импульс, проводник должен быть снабжён своим электрическим и магнитным полем.

электрическая цепь

Прибор для измерения напряжения в сети

Мерой общего количества постоянного электрического тока является определённая сила электрического тока со значением I, которое трактуется, как физическая скалярная величина. Данная величина равна соотношению свободного заряда Δq, который переносится сквозь боковое сечение выбранного проводника за определённый временной интервал Δt. Из этого можно вывести формулу.

Сила тока измеряется в А, то есть амперах. Отдельная единица такой силы определяется по определённому магнитному соотношению двух разных проводников, которые расположены параллельно и имеют свои заряженные частицы.

Создать электрический постоянный ток можно только в такой цепи, как замкнутая электрическая цепь, которая имеет циркулирующие по одной траектории свободные заряды. По этой причине электрическая цепь имеет своеобразное магнитное поле, которое не может быть измерено единицей времени. Таким образом, можно смело утверждать, что электромагнитное поле в данной цепи является полем замороженного типа. Но, если переместить заряженные частицы в магнитном поле по закрытой или фиксированной траектории, то можно добиться нулевой работы силы электрического тока.

По этой причине, для того, чтобы организовать постоянный электрический ток, нужно использовать специальные устройства, которые будут производить и сохранять различные потенциалы в электрической цепи.

Возможно это при помощи воздействия определённой силы, которая не имеет никакого отношения к магнитному полю. Называются такие специальные устройства – источниками силы постоянного электрического тока. Те силы, которые не имеют прямого отношения к электромагнитному полю, имеют название сил постороннего происхождения.

Силы постороннего происхождения

Силы постороннего происхождения могут возникнуть по различным причинам. Возникновение данных сил в аккумуляторах происходит при проведении электрических и химических действий. В генераторных механизмах такие силы появляются при перемещении заряженных проводников по электромагнитному полю.

Электрическая цепь имеет свой собственный источник постоянного тока, который выполняет все те же действия, что и обычный насос, который нужен для циркуляции жидкости в системе гидравлики.

При воздействии сил постороннего происхождения заряженные частицы осуществляют движение по электрическому источнику противоположно силам магнитного поля. От этого в электрической цепи замкнутого типа непрерывно поддерживается электрический постоянный ток.

Силы постороннего происхождения производят свою работу только при движении заряженных частиц по электрической цепи. Электродвижущая сила – это своеобразная величина физического происхождения, которая равняется соотношению работы сил стороннего происхождения и фактического значения электрического заряда. Обозначить такое понятие можно данной формулой:

ЭДС=Е=А(ст)/q

Из этого следует, что электродвижущая сила становится определённой той работой, которую производят силы постороннего происхождения, когда положительно заряженная частица осуществляет своё передвижение. Измерить такую силу движения электричества можно при помощи В, то есть вольтов.

электрические цепи постоянного тока

Дополнительное сопротивление

При произведении движения одиночного электрического заряда по электрической цепи замкнутого типа работа сил постороннего происхождения приравнивается к значению электродвижущей силы, которая работает непосредственно в данной электрической цепи.

В этом случае электромагнитное поле производит нулевую работу.

Участки электрической цепи

Электрическую цепь можно разделить на отдельные участки. Другими словами – это те участки, которые не поддаются воздействию сил постороннего происхождения. Такие участки электрической цепи не имеют своих источников постоянного тока. Такие участки цепи называются участками однородного типа. А вот те участки цепи, которые располагают такими источниками, носят название участков неоднородного типа.

Когда отдельный электрический заряд движется по определённому участку электрической цепи, производится работа не только электромагнитных сил, но и силы постороннего происхождения. Общая работа данных сил имеет следующее значение:

U12 = φ1 – φ2 + Е12

Резонанс

Резонанс в электрической цепи – это определённое явление, которое можно отнести к самым важным свойствам любой электрической цепи. Суть данного явления заключается в наличии сопротивления резистивного типа в электрической цепи, которая имеет элементы реактивного характера.

Условием для каждого двухполюсного элемента при понятии резонанса можно считать Im[Z]=0 или Im[Y]=0. Значение Y и Z – это фиксированное сопротивление и проводимая способность двухполюсного элемента.

Из этого следует, что понятие резонанса можно определить отдельными значениями цепи электрического тока. Кроме того, данное понятие абсолютно не зависит от постороннего воздействия на цепь источниками энергии электрического происхождения.

Для того, чтобы определить все существующие условия появления резонанса цепи электрической энергии, необходимо отыскать сопротивление и проводимую способность цепи, а также вывести на 0 выделенную часть электрической цепи. Все те значения цепи электрической энергии, которые будут значиться в данном уравнении, будут оказывать непосредственное влияние на полученное значение резонанса в цепи электрического тока.

Те цепи электрического тока, которые имеют повышенное количество элементов реактивного типа, могут привести к некоторым сложностям, которые всплывут при проведении анализа.

Для синтеза цепей такие элементы никогда не используются. Из этого следует, что добиться одинакового решения для таких цепей практически невозможно. Именно по этой причине при практической организации цепи исследуют только несложные двухполюсные элементы, которые объединяются в электрические цепи повышенной сложности с нужными характеристиками.

Двухполюсные элементы

резонанс в электрической цепи

Схема своими руками

Самыми простыми цепями электрического тока, в которых случается явление резонанса, можно считать параллельные и последовательные замыкания резистора. Такие цепи электрического тока называются резонансным контуром параллельного или последовательного типа.

Организовывать резистивное сопротивление в контуре нет нужды. Но, при проведении соответствующего анализа сопротивлением резистивного типа не стоит забывать про проводниковое сопротивление.

При использовании последовательного контура можно организовать явление резонанса при помощи изменения значения индуктивности L (в том случае, если C и w имеют неколебимое значение), а также при осуществлении изменения общей ёмкости со значением С (только в тех случаях, когда L и w не изменяют своего первичного значения).

Соотношение таких элементов, как сопротивление волнового типа и резистивного типа (r/R =Q), носит название контурной добротности. При этом обратная величина (D = 1/Q) называется контурным затуханием. Из этого следует, что контурная добротность по своему значению приравнивается к соотношению напряжения элемента реактивного типа и резисторного напряжения.

Возможно это только при явлении резонанса. Контурная добротность может измеряться в десятках определённых единиц измерения. При этом напряжение на элементах реактивного типа будет превышать входное напряжение в то же самое количество раз.

запах канализации в доме

VA:F [1.9.22_1171]
Сообщение об ошибке
Я нашел ошибку Добавить статью в закладки