Элементы электрических цепей, режимы их работы. Условные положительные направления ЭДС, токов и напряжений. Законы Ома и Кирхгофа

Электрической цепью называется совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электрическом токе, ЭДС (электродвижущей силе) и электрическом напряжении.

В состав электрической цепи входят:

1) Источники электрической энергии (питания).

2) Потребители электрической энергии (нагрузка).

3) Вспомогательные элементы цепи: соединительные провода, коммутационная аппаратура, измерительные приборы и т.д.

В электрической цепи принято различать ветви, узлы и контуры. Участок электрической цепи, по которому проходит один и тот же ток называется ветвью. Замкнутый путь, образованный одной или несколькими ветвями, называется контуром, а любая замкнутая поверхность, охватывающая ветви электрической цепи называется узлом. На схеме узел изображается точкой. Электрические цепи классифицируются: по роду тока (постоянный, переменный); по характеру элементов (линейные и нелинейные); по сложности (простые, сложные).

Направление тока, напряжения и ЭДС определяется совершенно точно в соответствии с тремя положениями физики:

1) за положительное направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц;

2) положительное направление ЭДС – направление действия сторонних сил на положительные заряды внутри источника (стрелка на ЭДС);

3) за положительное направление напряжение принимают направление убывания потенциала, то есть от точки с более низким потенциалом.

Электрические цепи и их элементы могут работать в номинальном, согласованном режимах, режимах холостого хода (х.х.) и короткого замыкания (к.з.).

Номинальным режимом работы элемента электрической цепи называют режим, при котором он работает с номинальными параметрами, указанными в его паспортных данных.

Согласованным называют режим, при котором мощность, отдаваемая источником или потребляемая приемником, имеет максимальное значение.

Под режимомх.х. понимается режим, при котором источник или приемник находятся под номинальным напряжением, но ток нагрузки по ним не протекает.

Режимомк.з. называют режим, возникающий при соединении между собой металлической перемычкой нагрузочных зажимов источника или приемника.

Ток бывает постоянным и переменным. Под постоянным понимают ток, не меняющий своего направления.

Законы электрических цепей:

1. Закон Ома: U = IR или I = U/R. Определяет связь между током и напряжением на участке цепи с сопротивлением R.

2. Первый закон Кирхгофа - закон баланса токов в узле. Алгебраическая сумма токов, в узле электрической цепи равна нулю.

Токи, выходящие из узла, считаются положительными, а входящие в узел – отрицательными.

3. Второй закон Кирхгофа – в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжения.