Определения, термины, обозначения

Электромагнитное устройство с происходящими в нём и в окружающем его пространстве физическими процессами в теории электрических цепей заменяют некоторым расчётным эквивалентом- электрической цепью.

Электрической цепью называют совокупность соединённых друг с другом источников электрической энергии и нагрузок, по которым может протекать электрический ток. Электромагнитные процессы в электрической цепи можно описать с помощью понятий ”ток”, ”напряжение”, ”ЭДС”, ”сопротивление”, ”проводимость”, ”индуктивность”, ”емкость”.

Постоянным током называют ток, неизменный во времени. Постоянный ток представляет собой направленное упорядоченное движение частиц, несущих электрические заряды.

Как известно из курса физики, носителями зарядов в металлах являются свободные электроны, а в жидкостях − ионы. Упорядоченное движение носителей зарядов в проводниках вызывается электрическим полем, созданным в них источниками электрической энергии. Источники электрической энергии представляют собой такие источники, которые преобразуют химическую, механическую и другие виды энергии в электрическую. Источник электрической энергии характеризуется величиной и направлением электродвижущей силы (ЭДС) и величиной внутреннего сопротивления.

Условимся обозначать постоянный ток буквой I, ЭДС источника − буквой E и сопротивление − буквой R.В международной системе единиц (в системе СИ) ток измеряется в амперах (А), ЭДС− в вольтах (В) и сопротивление − в Омах (Ом).

Электрической схемой принято называть изображение электрической цепи на рисунке с помощью условных знаков (рис. 1, а).

		а)
			б)
				в)
	Рис. 1

Условным знаком сопротивления R на электрической схеме является вытянутый прямоугольник (рис. 2, а) размером . Условным знаком источника ЭДС является кружок (рис. 2, б) диаметром с изображенной внутри него стрелкой. Условным знаком источника тока является кружок диаметром с изображенными внутри двумя стрелками (рис. 2, в).

	а)				в)

Стрелка указывает положительное направление ЭДС или тока.

Размеры даны в соответствии с требованиями единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

За положительное направление ЭДС источника энергии принимается направление возрастания потенциала внутри этого источника.

Приёмник энергии и провода, соединяющие приёмник с источником энергии, называют ”внешней” частью электрической цепи, или короче внешней цепью. Во внешней цепи ток течёт от

плюса источника энергии к минусу, а внутри источника − от минуса к плюсу.

Зависимость тока, протекающего по сопротивлению, от напряжения на этом сопротивлении принято называть вольтамперной характеристикой (ВАХ). ВАХ изображают графически. В этом случае по оси абсцисс на графике в некотором масштабе обычно откладывается напряжение, а по оси ординат − ток.

Обмотки генераторов, трансформаторов, контакторов, реле, магнитных пускателей обладают сопротивлением. Но есть отдельный элемент электрической цепи, обладающий сопротивлением, который принято называть резистором.

Сопротивления, ВАХ которых являются прямыми линиями, называют линейными сопротивлениями (рис. 1, б), а электрические цепи с входящими в них только линейными сопротивлениями принято называть линейными электрическими цепями.

Сопротивления, ВАХ которых не являются прямыми линиями (рис 1,в), называют нелинейными электрическими цепями.

Электрические цепи подразделяются на неразветвлённые и разветвлённые. Схема рис. 1, а представляет собой простейшую неразветвлённую цепь, в которой во всех её элементах течёт один и тот же ток. Простейшая разветвлённая ветвь показана на рис. 3. В ней имеются три ветви (В=3) и два узла (У=2). В каждой ветви течёт свой ток.

Ветвь можно определить как участок цепи, образованный несколькими последовательно включенными элементами и заключённый между двумя узлами.

Узел − это точка электрической цепи, в которой сходится не мене трёх ветвей.

Так в схеме рис. 3 узлы обозначены буквами а и б. Если в месте пересечения двух линий на электрической схеме поставлена ”жирная” точка, то в этой точке есть электрическое соединение двух линий, в противном случае линии пересекаются, без электрического соединения. В данной схеме узлы а и б являются местом электрического соединения трёх ветвей.

Рис. 3

Любой замкнутый путь в схеме образует электрический контур. Так в схеме рис. 3 можно выделить три контура: левый, включающий в себя резисторы R₁, R₂, R₃ и источник ЭДС Е; правый, включающий резисторы R₃ и R₄; внешний, включающий резисторы R₁, R₂, R₄ и источник ЭДС Е.