Электрическая цепь

Определение

Электрическая цепь - это совокупность источников питания, проводников и потребителей, по которым проходит электрический ток.

Принцип работы

Источник питания в замкнутом контуре создает разность потенциалов, которая приводит к тока, который распространяется по проводникам к потребителям, преобразующим его энергию (например, в тепловую), а затем возвращается к источнику.

Классификация

Электрические цепи классифицируют по следующим типам:

По типу тока:

Цепи постоянного тока. Ток и напряжение всей цепи являются константами. Цепи переменного тока. Токи и напряжения зависимы от времени.

По структуре соединения элементов:

Последовательные. Последовательное соединение элементов

**Иллюстрация: Последовательное соединение элементов в цепи**

Параллельные. Все элементы параллельны друг другу

**Иллюстрация: Параллельное соединение элементов в цепи**

Комбинированные. Совмещают в себе последовательное и параллельное соединение

**Иллюстрация: Комбинированное соединение элементов в цепи**

Основные параметры цепи

Основные параметры цепи — ток, напряжение, сопротивление и мощность.

Ток - направленное движение заряженных электрических частиц. Сила тока в электрической цепи - физическая величина, численно равная отношению заряда q [Кл], прошедшего через поперечное сечение проводника за некоторый промежуток времени к длительности этого промежутка t [с], или иначе скорость прохождения единицы заряда через проводник за 1 секунду [Кл/с]. Сила тока измеряется в Амперах [А] и обозначается буквой I

I = \frac{q}{t}

Напряжение (U)- физическая величина, численно равная разности потенциалов между двумя точками. Величина характеризует работу, которую совершает электрическое поле при переносе единичного заряда. Напряжение измеряется в Вольтах [В].
Сопротивление (R) - физическая величина, характеризующая способность потребителя препятствовать прохождению через него электрического тока. Сопротивление измеряется в Омах [Ом].
Мощность (P) - физическая величина, характеризующая скорость преобразования энергии тока в потребителе. Измеряется в Ваттах [Вт].

P = I * U = \frac{U^{2}}{R} = I^{2} * R

Основные законы

К основным законам электрических цепей относится закон Ома и первый и второй законы Кирхгофа.

Закон Ома устанавливает связь между током (I), напряжением (U) и сопротивлением (R). Согласно закону Ома на замкнутом участке цепи ток пропорционален напряжению и обратно пропорционален эквивалентному сопротивлению:

I = \frac{U}{R}

Первый закон Кирхгофа для узла цепи сформулирован следующим образом : сумма входящих токов равна сумме выходящих

\sum_{I в х} = \sum_{I в ы х}

Второй закон Кирхгофа: алгебраическая сумма напряжений в любом замкнутом контуре равна 0

\sum_{i = 0}^{N} U_{i} = 0

Заключение

Электрическая цепь - фундаментальное понятие электротехники, без которого невозможно ее дальнейшее понимание. Расчет основных параметров с применением законов Ома и Кирхгофа - база для перехода к более сложным и глобальным задачам.