Презентація найпростіша електрична схема матеріалів. Презентація "Електричні схеми

Лекція №1

Лекція №1
Тема: «Основні
поняття теорії
електричних
ланцюгів»

Навчальні питання

1. Введення.
2. Поняття про електричний ланцюг.
3. Основні електричні величини:
електричний струм, напруга,
ЕРС, потужність та енергія.
4. Ідеалізовані пасивні
елементи. Схеми заміщення реальних
елементів електричних ланцюгів.
5. Ідеалізовані активні елементи.
Схеми заміщення реальних джерел.

Література

1. Попов В.П. Основи теорії ланцюгів:
Підручник для вузів спец.
"Радіотехніка".-М.: Вища школа,
2007, с. 6-36.
2. Касаткін А.С., Нємцов М.В.
Електротехніка: Підручник для
студентів неелектричних
спеціальностей вузів.-М.: Вища
школа, 2003, с. 4-15.

Зміст та предмет дисципліни
«Теорія електричних кіл»
Зміст дисципліни складають завдання
аналіз та синтез лінійних та нелінійних
електричних ланцюгів, вивчення як з
якісної, так і з кількісної сторони
усталених та перехідних процесів,
протікають у різних електронних
прилади та пристрої.
Предметом теорії ланцюгів є розробка інженерних
методів дослідження процесів в електротехнічних та
радіоелектронних пристроях, заснованих на заміні цих
пристроїв спрощеними моделями, процеси в яких
описуються в термінах струмів та напруг.

Склад електричного ланцюга

ГОСТ Р52002-2003
«Електротехніка.
Терміни та
визначення
основних понять»
Електрична
ланцюг
Електричний ланцюг -
це
сукупність
пристроїв
і
об'єктів,
утворюють
шлях
для
електричного
струму,
електромагнітні
процеси в яких можуть
бути описані за допомогою
понять
про
електрорушійної
силі,
електричному
струмі
і
електричній напрузі.
Джерела
електричної
енергії
Приймачі
електричної
енергії
Допоміжні
елементи

Послідовне з'єднання
провідників
Принципова схема
Монтажна схема

Паралельне з'єднання
провідників
Принципова схема
Монтажна схема

Основні припущення та
принципи теорії ланцюгів
Теоретично ланцюгів передбачається:
кожен елемент ланцюга повністю характеризується
залежністю між струмом і напругою на
його затискачі, при цьому процеси, що мають місце
всередині елементів не розглядаються.
В основі теорії електричних кіл
лежить принцип моделювання. У
відповідно до цього принципу реальні
елементи ланцюга замінюються їх спрощеними
моделями, побудованими з ідеалізованих
елементів.

Ідеалізовані двополюсні елементи

ІДЕ
Ідеальний
резистор
Ідеальна
індуктивна котушка
Ідеальний
конденсатор
Ідеальний
джерело
напруги
Ідеальний
джерело
струму

Поняття про електричний струм

Електричний струм провідності – явище направленого
рухи вільних носіїв електричного зарядув
речовині або в порожнечі, яка кількісно характеризується
скалярною величиною, що дорівнює похідній за часом від
електричного заряду, що переноситься вільними
носіями заряду крізь поверхню, що розглядається.
q dq
i (t) lim
t 0 t
dt
q q
i(t) I const
t t
Постійний електричний струм – це незмінне у часі
односпрямований рух заряджених частинок (зарядів).
Умовний позитивний напрямок струму при розрахунках
електричних ланцюгів може бути вибрано повністю
довільно.

Електричні величини та одиниці
їх виміри
Миттєве значення струму дорівнює
швидкості зміни заряду в
часу:
q dq
i lim
.
t 0 t
dt
Андре-Марі
Ампер 1775 – 1836
Одиниця виміру струму в системі СІ –
Ампер (А).
електротехніка та електроніка
Слайд 4
Довгун В.П.

Сила струму. Одиниці сили струму. Амперметр.
Заряд, що протікає через даний поперечний переріз провідника
одиницю часу, що характеризує електричний струм.
Струм у ланцюзі вимірюють спеціальним приладом - амперметром.
Схема включення: амперметр вмикається в електричну
ланцюг послідовно з елементом, в якому він вимірює
електричний струм.
Амперметр – електричний прилад для вимірювання сили струму.
Амперметр
Амперметр
лабораторний технічний
Амперметр
демонстраційний
АМПЕР Андре Марі
(22.I 1775 – 10.VI 1836)
французький фізик,
математик та хімік
Умовне
позначення на
схемах

Поняття про напругу

1
A
А E dl FЕ dl
qA
q
A
B
Edl
B
У
u А B E dl
А
Електрична напруга між точками А та В електричного ланцюга
(або різниця потенціалів точок А та В) – це робота
скоєна силами електричного поля по переміщенню
одиничного позитивного заряду довільним шляхом
точки А в точку В поля і дорівнює лінійному інтегралу
напруги електричного поля.

Поняття про напругу

w dw
u lim
q 0 q
dq
Напруга між точками А та В електричної
ланцюга може бути визначено як межу
відносини енергії електричного поля w,
витрачається на перенесення позитивного
заряду q з точки А до точки В до цього заряду при
Одиниця виміру напруги
у системі СІ – вольт(В).
q 0

Луїджі Гальвані (1737-1798)

Досвід Луїджі Гальвані з лапками жаби

Алессандро Вольта(1745-1827)

Гальванічний (або хімічний) елемент
Алессандро Вольта

Поняття про ЕРС

Електрорушійна сила -
скалярна величина,
чисельно рівна роботі
сторонніх сил,
витрачається на
переміщення одиничного
позитивного заряду
всередині джерела від
затиску з меншим
потенціалом до затиску з
великим потенціалом.
Незалежно від природи сторонніх сил ЕРС джерела
чисельно дорівнює напрузі між затискачами джерела
енергії за відсутності у ньому струму, тобто. в режимі холостого
ходу.

Електрична напруга. Одиниці
напруги. Вольтметр
Вольтметр –
електричний
прилад для
вимірювання
напруги.
.
Схема включення:
вольтметр включається в
електричний ланцюг
паралельно тому
елементу, на якому він
вимірює напругу.
Умовне позначення на
схемах
ВОЛЬТА Алессандро (1745-1827) італійська
фізик та фізіолог
Вольтметр технічний
Вольтметр
лабораторний
Вольтметр лабораторний

Поняття про потужність та енергію

w dw
u lim
q 0 q
dq
dw udq uidt
Енергія,
витрачається на
переміщення
заряду:
dw dq dw
p ui
dq dt dt
q
w udq
0
t
uidt

Поняття про потужність та енергію

Миттєва потужність
ділянки ланцюга:
dw
p
ui.
dt
t
w(t)
pdt
Потужність
вимірюється в
ватах (Вт)
Джеймс Уатт
1736 – 1819
Енергія
вимірюється в
джоулях (Дж)
W w(t 2) w(t1)
t2
pdt
t1
Джеймс Джоуль
1818 – 1889

Експериментальне визначення потужності
електричного струму
P U I
1Вт 1В А

Електричний ланцюг може бути споживачем та
джерелом енергії
При збігу знаків
напруги та струму потужність
позитивна. Це
відповідає споживанню
енергії ділянкою ланцюга.
При розбіжності знаків
напруги та струму потужність
негативна. Це означає,
що ділянка ланцюга є
джерелом енергії.
p ui 0
p ui 0

Резистивний елемент
резистивний елемент -
ідеалізований елемент, в
якому відбувається тільки
незворотне перетворення
електромагнітної енергії в
тепло та інші види енергії.

Умовне графічне позначення та ВАХ резистивного елемента

Резистивний елемент
Вольт-амперні характеристики нелінійних
резистивних елементів
Лампа розжарювання
Напівпровідниковий діод

Резистивний елемент
Якщо ВАХ - пряма, що проходить
через
початок
координат,
то
резистор називають лінійним.
Закон Ома:
u R Ri R
i R Gu R
R – опір
Георг Сімон Ом
1789 – 1854
u Ri
Одиниця виміру опору - Ом.

Резистивний елемент
Закон Ома:
i Gu
Провідність:
G 1
Вернер фон Сіменс
1816-1892
R
Одиниця виміру провідності – Сіменс
(Див).
електротехніка та електроніка
Слайд 14
Довгун В.П.

Електричний опір. Одиниці
опору. Закон Ома для ділянки ланцюга.
Омметр – електричний прилад для вимірювання опору провідника.
Визначення: опір - міра протидії провідника
встановлення в ньому електричного струму.
Позначення: R.
Одиниця виміру: 1 Ом.
Визначальна формула:
U
R
I
Ом Георг Сімон
(1787-1854 рр.)
німецький фізик
-питомий опір речовини,
l - довжина провідника, S - площа поперечного
перерізу провідника.
Схема включення:
омметр вмикається
аналогічно амперметру
разом із джерелом струму
та змінним резистором,
необхідним для
встановлення нуля шкали.
Умовне
позначення на
схемах
Омметр лабораторний

Нагрівання провідників електричним
струмом. Закон Джоуля-Ленца.
U I R
A IUt I IRt I Rt
2
PR u R iR Ri R2 GuR2
t
t
t
WR(t) PR dt R i dt G u R2 dt 0
2
R
ДЖОУЛЬ ДЖЕЙМС
ПРЕСКОТТ
(1818-1889), англійська
фізик
Ленц Емілій
Християнович
(1804-1865 рр.),
російська
фізик
U
I
R
U
U 2t
A
Ut
R
R

Робота електричного струму
!
A Pt
1 Дж 1Вт з
1Вт год 3600 Дж
1кВт год 1000 Вт год 3600000 Дж

Індуктивний елемент

Li
Вебер-амперна
характеристика
N
Ф
k 1
до
NФ

d
e
dt
Майкл Фарадей (1791-1867)

Закон електромагнітної індукції
Майкла Фарадея (відкритий 1831 р.)
d
e
dt
diL
u L e L
dt
1
iL
L
t
u
L
dt
diL
PL u L iL LiL
dt
Цей закон встановлює взаємозв'язок між магнітними та
електричними явищами.
Формулювання: ЕРС електромагнітної індукції,
контурі чисельно дорівнює і протилежна за
знаку швидкості зміни магнітного потоку
крізь поверхню, обмежену цим контуром.

Ємнісний елемент

q=CUс
duC
iC C
dt
iC
dq
dq duC
dt
duC
dt
uC
1
C
t
i
C
dt
duC
PC uC iC cuC
dt

Схеми заміщення реальних елементів електричного кола

ВИСНОВКИ: 1.Чим вище необхідна точність, тим більша кількість
факторів береться до уваги, і тим складніше буде схема
заміщення кожного елемента.
2. З метою зниження трудомісткості розрахунків прагнуть використати
спрощені схеми заміщення, що містять мінімально
допустима кількість елементів.
3. Схеми заміщення одного і того ж елемента можуть мати різний
вид залежно від аналізованого діапазону частот.

Ідеальне джерело напруги (джерело
напруги, джерело ЕРС) являє собою
ідеалізований активний елемент, напруга
на затискачах якого не залежить від струму через ці
затискачі.
u=e(t)
2
2
p
1
R
u
1
R
e
(t)
i u / Rн (1 / Rн)e(t)
н
н
Ідеальне джерело напруги можна
розглядати як джерело енергії, внутрішнє
опір якого дорівнює нулю.

Ідеальне джерело струму (джерело струму) -
це ідеалізований активний елемент,
струм якого не залежить від напруги на
його затискачі.
i=j(t)
u Rнi Rн j (t) p Rнi 2 Rн j 2 (t)
Ідеальне джерело струму можна розглядати як джерело
енергії з нескінченно малою внутрішньою провідністю
(Безмежно великим внутрішнім опором).

Схеми заміщення реальних джерел

Зовнішні характеристики реальних джерел

U E RвнI
E
J
Rв н
I J Gв нU
Gв н
1
Rв н
J
E
Gв н
Rв н
1
Gв н

Дякую за увагу!!!

Основні поняття топології ланцюгів

Вузол ланцюга є
незалежним, якщо до
йому приєднана хоча
б одна нова гілка, не
підходяща до раніше
розглянутим
вузлів.
Контур ланцюга є
незалежним, якщо він
містить хоча б одну
нову гілку, не
що входить до раніше
розглянуті
контури.

Компонентні рівняння ідеалізованих елементів

uL L
diL
dt
uR = RiR
iR = GuR
iR
t
iL
1
u L dt
L
uR
R
uR
i
G
u = e(t)
i = j(t)
duC
iC C
dt
uC
1
C
t
i
C
dt
u = E - Ri i
i=J–Giu

Математичне моделювання гілок електричного ланцюга на базі компонентних рівнянь

u1 R1i1 L1
u 2 R2i2;
di3
u3 L3
;
dt
1
u 4 R3i4
C
di1
e;
dt
t
i
4
dt.

Перший закон Кірхгофа

Перший закон Кірхгофа – це закон
балансу струмів у розгалуженому ланцюгу,
формулюється для вузлів електричного кола.
Він говорить: алгебраїчна сума струмів у
будь-якому вузлі електричного ланцюга в будь-якому
час дорівнює нулю, тобто.
m
i
k 1
k
(t) 0
I1 - I2 - I3 + J = 0.

Другий закон Кірхгофа

Другий закон Кірхгофа – це закон
балансу напруги на замкнутих ділянках
ланцюга, формулюється для контурів
електричного кола.
Він говорить: алгебраїчна
сума
напруг у будь-якому замкнутому
контурі у будь-який момент часу
дорівнює нулю:
n
u
k 1
k
(t) 0

Другий закон Кірхгофа

Друге формулювання другого
закону Кірхгофа: алгебраїчна
сума ЕРС у будь-якому замкнутому
контурі ланцюга у будь-який момент
часу дорівнює алгебраїчній
сумі падінь напруги на
елементи цього контуру:
m
e
k 1
k
n
(t) u k (t)
k 1

приклад 1.

uR1 uba uJ uR 2 u12 uR3 ucd uR 4 0
e1 e4 R1i1 u J u12 R2i2 R3i3 R4i4

приклад 2.

1
di
Ri idt L
e(t)
C
dt

Основні завдання теорії ланцюгів

x(t) x1(t), x2(t),..., xn(t)
S(t) s1(t), s2(t),..., sm(t)
Завдання аналізу ланцюга – це завдання, у яких
відомим зовнішньому впливу x(t),
конфігурації та параметри ланцюга визначають
реакцію ланцюга S(t).
Завдання синтезу – це завдання, які потребують
визначити структуру та параметри ланцюга по
заданої реакції ланцюга S(t) на деяке
зовнішній вплив x(t).

1 Електричні ланцюги постійного струму 1.1 Елементи електричних кіл постійного струму Електричні схеми– це креслення, де показано, як електричні прилади з'єднані в ланцюг. Електричний ланцюг - сукупність пристроїв, призначених для передачі, розподілу та взаємного перетворення енергії. Основними елементами електричного ланцюга є джерела та приймачі електричної енергії, які з'єднані між собою провідниками. У джерелах електричної енергії хімічна, механічна, теплова енергія чи енергія інших видів перетворюється на електричну. У приймачах електричної енергії - електрична енергія перетворюється на теплову, світлову, механічну та інші. Електричні ланцюги, у яких отримання енергії, передача і перетворення відбуваються за незмінних у часі струмах і напругах називають ланцюгами постійного струму.

Електричний ланцюг складається з окремих пристроївабо елементів, які за призначенням можна розділити на 3 групи. Першу групу складають елементи, призначені для вироблення електроенергії (джерела живлення). Друга група - елементи, що перетворюють електроенергію на інші види енергії (механічну, теплову, світлову, хімічну і т. д.). У третю групу входять елементи, призначені для передачі електроенергії від джерела живлення до електроприймача (дроти, пристрої, що забезпечують рівень та якість напруги та ін.).

1.2 Джерела енергії Джерела ЕРС Джерело ЕРС характеризується величиною ЕРС рівною напрузі (різниці потенціалів) на затискачах за відсутності струму через джерело. ЕРС визначають як роботу сторонніх сил, властивих джерелу, на переміщення одиничного позитивного заряду всередині джерела від затискача з меншим потенціалом до затискача з великим потенціалом. Рисунок Позначення джерела ЕРС та гальванічного елемента у схемах

Джерела живлення ланцюга постійного струму це гальванічні елементи, електричні акумулятори, електромеханічні генератори, термоелектричні генератори, фотоелементи та ін. Електроприймачами постійного струму є електродвигуни, що перетворюють електричну енергіюв механічну, нагрівальні та освітлювальні прилади та ін. Усі електроприймачі характеризуються електричними параметрами, серед яких можна назвати найголовнішу напругу та потужність. Для нормальної роботи електроприймача на його затискачі (клеми) необхідно підтримувати номінальну напругу. Для приймачів постійного струму воно становить 27, 110, 220, 440, а також 6, 12, 24, 36 В.

Напруга на затискачах реального джерела залежить від струму через джерело. Якщо цієї залежності можна знехтувати, то таке джерело називають ідеальним. На розрахункових схемах обов'язково потрібно вказувати напрямки напруги і струмів (вибираються довільно). Схема з реальним джерелом ЕРС

Для реальних джерел запишемо закон Ома для повного ланцюга: U = I · R н (1.1) де I - струм [A], E - ЕРС [B], R - опір [Ом]. Звідси випливає: U=E-I×R BH (1.2) Напруга U на затискачах реального джерела менша за ЕРС на величину падіння напруги на внутрішньому опорі. Ідеальне джерело має R вн =0. Максимальний струм виникає у режимі короткого замиканняпри R н =0, причому вихідна напруга U прагне також до нуля.

1.2.2 Джерело струму Джерело струму характеризується струмом I при короткозамкнених затискачах (за відсутності напруги). Якщо струм не залежить від напруги – таке джерело називають ідеальним. Зображення джерела струму у схемах

Струм I реального джерела енергії залежить від напруги U на його затискачі. З закону Ома для повної ланцюга: (1.3) де - провідність [Див]. Схема з реальним джерелом струму У цій схемі елемент g вн паралельно з'єднаний з ідеальним джерелом J, називають внутрішньою провідністю. Ідеальне джерело струму має g вн = 0 (тобто R вн =).

1.2.3 Електрична потужність Характеризує енергію, що генерується джерелом за одиницю часу. Для реального джерела напруги: P = E × I [Вт] (1.4) Для реального джерела струму: [Вт] (1.5) Опір навантаження R н характеризує споживання електричної енергії, тобто перетворення її на інші види при потужності, що визначається за формулою: [Вт] (1.6)

1.3 Узагальнений закон Ома для ділянки ланцюга з ЕРС - напрямок від точки з високим потенціалом до точки з нижчим потенціалом; - Напрямок струму. Малюнок Нерозгалужений ланцюг із джерелами ЕРС

(1.7) де: - Сумарний опір ділянки схеми; - напруга між висновками ділянки, що розглядається; - алгебраїчна сума ЕРС, що діють на даній ділянці. Якщо ЕРС збігається у напрямку зі струмом, то ставиться знак, якщо не збігається. Висновок: струм ділянки ланцюга з джерелами ЕРС дорівнює сумі алгебри його напруги і ЕРС, поділеної на опір ділянки.

1.4 Найпростіші перетворення в електричних ланцюгах Послідовне з'єднання опорів Струм, що йде в ланцюзі, однаковий у будь-якій точці. Еквівалентний опір при послідовному з'єднанні опорів

1.4.2 Паралельне з'єднання опорів Малюнок Паралельне з'єднання опорів

Для еквівалентного опору запишемо формулу: (1.11) Еквівалентний опір ланцюга, що складається з паралельних складових, завжди менше меншого опору ланцюга. Отже, при паралельному з'єднанні еквівалентна провідність ланцюга дорівнює сумі провідностей окремих гілок.

1.4.3 Заміна джерела струму джерелом ЕРС Малюнок Заміна джерела струму джерелом ЕРС Баланс потужності відрізняється у цих схемах, оскільки через опір R тече різний струм. Результат розв'язання задачі завжди повинен наводитися до вихідної схеми. Для схеми з джерелом струму справедливе таке співвідношення: J - I заг - I R = 0 (1.12)

1.5 Підключення вимірювальних приладів до електричних ланцюгів Перш ніж проводити вимірювання в електричних ланцюгах, потрібно визначитися з наступними питаннями, виходячи з відповіді на які вибирається вимірювальний прилад: -постійний або змінний струм присутній в даному електричному ланцюзі. Якщо змінний - то яка саме (форма сигналу, частота); -якого порядку струми та напруги є в даному ланцюзі; -Яка похибка вимірювання нас задовольнятиме.

1.5.1 Вимірювання напруг Для вимірювання падіння напруги на якійсь ділянці ланцюга паралельно йому підключають вольтметр з урахуванням полярності. Вольтметр має деякий внутрішній опір R v, отже, під час роботи частина струму з електричного ланцюга піде через вольтметр, тим самим режим електричного ланцюга при підключенні вольтметра зміниться. Отже, результат виміру міститиме похибку. Вимірювання падіння напруги на R 2 вольтметром

Напруга на R 2 ланцюга, що складається з джерела і послідовно з'єднаних опорів R 1 і R 2 без вольтметра: (1.13) де R вн - внутрішній опір джерела. Напруга на R 2 ланцюга, що складається з джерела і послідовно з'єднаних опорів R 1 і R 2 з вольтметром: (1.14) Якщо, то Для того щоб вольтметр не впливав на досліджуваний ланцюг, намагаються робити внутрішній опір вольтметра якомога більшим.

1.5.2 Вимір струмів Для вимірювання величини струму, що протікає через деякий елемент ланцюга, послідовно з ним у розрив гілки включають амперметр, з урахуванням полярності. Так як амперметр має деякий опір R A, включення його в електричний ланцюг змінює його режим, результат вимірювання містить похибку. Малюнок Вимірювання струму амперметром

Сила струму в ланцюзі, що складається з джерела та послідовно з'єднаних опорів R 1 і R 2 без амперметра: (1.15) де R вн - внутрішній опір джерела. Сила струму в ланцюзі, що складається з джерела та послідовно з'єднаних опорів R1 і R2 з амперметром: (1.16) Де R вн - внутрішній опір джерела; RA - опір амперметра. Для зменшення похибок намагаються чинити опори амперметрів якнайменшим.

1.5.3 Вимірювання потужностей Для вимірювання потужності, яка споживається будь-яким елементом ланцюга, необхідно, щоб вимірювальний прилад вимірював падіння напруги на ньому і струм через нього і перемножував ці значення. Ваттметри мають чотири вхідні затискачі - два струмові і два за напругою. Малюнок Схема включення ватметра для вимірювання потужності, що споживається R 2.

1.5.4 Мостові схеми Мостові схеми використовуються для вимірювання опорів. ac, cb, ad, bd – плечі мосту. ab, cd – діагоналі мосту. Малюнок Міст Уітстона

Для вимірювання опору врівноваженим мостом одне з його плечей включають невідомий опір. Підлаштовуючи якесь інше з плечей, за допомогою відомих опорів, домагаються балансу моста (тобто коли вольтметр показує нуль). Після цього знаходять невідомий опір. Для живлення моста величина ЕРС Е суттєвого значення не має. Важливо, щоб не було відчутного нагрівання опорів і була б достатньою чутливістю вольтметра. Опір вимірювального приладу також не має значення, т.к. в урівноваженому стані різниця потенціалів точок c і d дорівнює нулю, отже струм через вольтметр не тече. Використовуються також неврівноважені мости, у яких не виконують підлаштовування плечей, а величину невідомого опору відраховують за показаннями вимірювального приладу із спеціально відградуйованою шкалою. При вимірі неврівноваженим мостом потрібно стабілізувати ЕРС Е. (1.45)

1.5.5 Компенсаційний метод виміру За допомогою потенціометрів вимірюють величину ЕРС. Потенціометр влаштований таким чином, що при вимірі величини ЕРС E x вхідний струм відсутній. Малюнок Потенціометр

Перед роботою роблять калібрування приладу: для цього переводять перемикач у положення. За допомогою R I підлаштовують робочий струм у схемі так, щоб падіння напруги на опорі R дорівнювало б величині ЕРС нормального елемента НЕ. При цьому вольтметр має показувати нуль. Для вимірювання ЕРС E X перемикач переводять у положення, за допомогою відградуйованого двигуна реохорда R p домагаються, щоб вольтметр показував нуль, і зчитують показання приладу.

1. Поняття «Електричний ланцюг» 2. Основні елементи електричного ланцюга 3. Що прийнято називати «ланцюгами постійного струму»? 4.Як характеризується «джерело ЕРС»? 5.От чого залежить напруга на затискачах реального джерела? 6.Як характеризується «джерело струму»? 7.Із закону Ома для повного ланцюга. 8.Розрахункове визначення провідності. 9. Що характеризує "Електрична потужність"? 10. Узагальнений закон Ома для ділянки ланцюга з ЕРС. 11.Послідовне з'єднання опорів. 12. Паралельне з'єднання опорів. 13. Заміна джерела струму джерелом ЕРС, характеристика. 14.Підключення вимірювальних приладів до електричних ланцюгів. 15. Вимірювання напруг, методика. 16.Вимірювання струмів, методика. 17.Вимірювання потужностей, методика. 18.Мостові схеми 19.Компенсаційний метод вимірювання КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ Примітки, доповнення Ділянка електроланцюга, вздовж якого протікає той самий струм, називається гілкою. Місце з'єднання гілок електроланцюжка називається вузлом. На електросхемах вузол позначається точкою. Будь-який замкнутий шлях, що проходить кількома гілками, називається контуром електричної ланцюга. Найпростіший електричний ланцюг має одноконтурну схему, складні електричні ланцюги кілька контурів. Узгоджений режим джерела живлення та зовнішнього ланцюга виникає в тому випадку, коли опір зовнішнього ланцюга дорівнює внутрішньому опору. У цьому випадку струм у ланцюзі в 2 рази менше струму короткого замикання. Найпоширенішими і найпростішими типами з'єднань в електричному ланцюзі є послідовне та паралельне з'єднання.

Елементами електричного ланцюга є електротехнічні пристрої, які можуть працювати в різних режимах. Режими роботи як окремих елементів, так і всієї електричної ланцюга характеризуються значеннями струму та напруги. Оскільки струм і напруга в загальному випадкуможуть приймати будь-які значення, то режимів може бути безліч. Режим холостого ходу це режим, при якому струму в ланцюзі немає. Така ситуація може виникнути під час розриву ланцюга. Номінальний режим буває, коли джерело живлення або будь-який інший елемент ланцюга працює за значеннями струму, напруги та потужності, зазначених у паспорті даного електротехнічного пристрою. Ці значення відповідають оптимальним умовам роботи пристрою з погляду економічності, надійності, довговічності та ін. Режим короткого замикання це режим, коли опір приймача дорівнює нулю, що відповідає з'єднанню позитивного і негативного затискачів джерела живлення з нульовим опором. Струм короткого замикання може досягати більших значень, у багато разів перевищуючи номінальний струм. Тому режим короткого замикання більшості електроустановок є аварійним.

Список литературы Основная 1.Основы теорії ланцюгів. Г. В. Зевеке, П. А. Іонкін, А. В. Нетушіл, С. В. Страхов. М.: Вища школа, 1989, 528 с. 2. Теоретичні основи електротехніки. Том 1. Л. Р. Нейман, К. С. Дімірчан Л.: Видавництво, 1981, 536с. 3. Теоретичні основи електротехніки. Том 2. Л. Р. Нейман, К. С. Дімірчан Л.: Видавництво, 1981, 416с. 4. Теоретичні основи електротехніки. Електричні ланцюги. Л. А. Безсонов М.: Вищ. шк., 1996, 638 с. Додаткова 1. Основи теорії електричних кіл. Татур Т. А. Вищ. шк., 1980, 271 з Збірник завдань та вправ з теоретичним основамелектротехніки. / За ред. П. А. Іонкіна. М: Енерговидав, 1982, 768с Керівництво по лабораторним роботамз теорії лінійних ланцюгів постійного та синусоїдального струму. / За ред. В.Д. / За ред. В. Д. Еськова - Томськ: ТПУ, 1997, 32 с.

1 слайд

2 слайд

Які завдання Зміняться показання амперметра і вольтметра, якщо повзунок реостата пересунути в напрямку стрілки? 1. Насамперед, у таких завданнях важливо розуміти, що напруга на клемах є постійною. Якби на схемі було намальовано джерело струму (наприклад, батарея), то ця умова не виконувалася б! Будьте уважні! 2. При переміщенні повзунка реостата вліво, опір реостата стає меншим - струм йде тільки по лівій частині реостату, вона стає коротшою. Значить опір всього ланцюга теж меншає, т.к. реостат та резистор з'єднані послідовно. 4. Вольтметр показує напругу на резисторі. Т.к. сила струму у всьому ланцюзі однакова, то через резистор потече більший струм. Значить і напруга у ньому збільшиться: U=I.R . Вольтметр покаже збільшення напруги.

3 слайд

Які завдання Чи змінюватиметься і як показання вольтметра, якщо повзунок реостата переміщатиме в напрямку, вказаному стрілкою? Напруга на затискачах ланцюга підтримується постійним. Розв'яжіть завдання самостійно. Перевірте відповідь, натиснувши цей напис Напруга не зміниться

4 слайд

Обчислення загального опору ланцюга Обчисліть загальний опір ланцюга, зображеного на малюнку УВАГА! У таких завданнях зручно користуватися методом еквівалентних схем. Коли ми шукаємо «загальний» опір ділянки ланцюг, то ми шукаємо опір резистора, дія якого в цьому ланцюзі була б такою самою. Тобто опір одного резистора був би еквівалентний опору цілої ділянки Величини: R1=R2=R3=15 Ом R4=25 Ом R5=R6=40 Ом

5 слайд

Обчислення загального опору ланцюга Розглянемо першу ділянку ланцюга. На ньому всі резистори з'єднані паралельно та рівні між собою. Отже, використовуючи закономірності паралельного з'єднання, знаходимо загальний (еквівалентний) опір ділянки: Тепер можна намалювати еквівалентну схему, замінивши всю першу ділянку резистором з опір RI

6 слайд

Обчислення загального опору ланцюга Розглянемо третю ділянку ланцюга. На ньому всі резистори з'єднані паралельно та рівні між собою. Отже, використовуючи закономірності паралельного з'єднання, знаходимо загальний (еквівалентний) опір ділянки: Тепер можна намалювати еквівалентну схему, замінивши всю першу ділянку резистором з опір RII

7 слайд

Обчислення загального опору ланцюга Тепер схема перетворилася на просту схему, В якій є тільки три послідовно з'єднані ділянки. Отже, використовуючи закономірності послідовного з'єднання, знаходимо загальний (еквівалентний) опір всього ланцюга: Відповідь: загальний опір всього ланцюга дорівнює 50Ом

8 слайд

Завдання для самостійного рішенняРозрахуйте опір першої ділянки RI. Перевірте результат, натиснувши на цей напис RI=6 Ом

9 слайд

Завдання для самостійного рішення Розрахуйте опір другої ділянки RII. Перевірте результат, натиснувши цей напис RI=6 Ом RII=2 Ом

10 слайд

Завдання для самостійного вирішення Розрахуйте опір другого третього RIII. Перевірте результат, натиснувши на цей напис RI=6 Ом RII=2 Ом RIII=4 Ом

11 слайд

Завдання для самостійного вирішення Розрахуйте опір другої четвертої ділянки RIV. Перевірте результат, натиснувши на цей напис RI=6 Ом RII=2 Ом RIII=4 Ом RIV=2 Ом

14 слайд

Розрахунок електричного кола Скористаємося результатами розрахунку опорів. Т.к. повний опір ланцюга дорівнює 4 Ом, то такі струми течуть в резисторах 1 і 4, отже, можна дізнатися напруги на них: U1 = U4 = 15В. Тоді напруга на резистори 7 дорівнює: U7 = U-U4-U1 = 30В, а сила струму I7 = 7,5А. Така ж напруга буде на всій ділянці, яку ми називали RIII, опір якої дорівнює 4 Ом. Значить через резистори 2 і 5 тече струм також рівний I2= I5= 7,5А I=15А, U=60В U1=U4=15В I1=I4=15А I7=7,5А, U7=30В I2= I5= 7,5А U2 = U5 = 7,5В Самостійно проробіть аналогічні міркування для інших ділянок і переконайтеся в тому, що через резистори 3, 6 і 9 тече струм 2,5 А, а через резистор 8 - 5 А. Напруга на резистори 8 - 15 В, на резисторах 3 та 6 – 2,5 В та на резисторі 9 – 10 В.

Щоб користуватися попереднім переглядом презентацій, створіть собі обліковий запис ( обліковий запис) Google і увійдіть до нього: https://accounts.google.com

Підписи до слайдів:

Електричний ланцюг та його складові Гришина Л.А., вчитель фізики МКС(К) ОУ С(К) ЗОШ 37 I II виду м. Новосибірськ

ЕЛЕКТРИЧНІ ЛАНЦЮГИ Для того щоб створити електричний струм, необхідно скласти замкнутий електричний ланцюг з електричних приладів.

Найпростіший електричний ланцюг складається з: 1. джерела струму; 2. споживача електроенергії (лампа, електроплитка, електродвигун, електрокип'ятильник, електропобутові прилади); 3. замикаючого та розмикаючого пристрою (вимикач, кнопка, ключ, рубильник); 4. сполучних проводів.

Електричний ланцюг Найпростіший електричний ланцюг, який складається з гальванічного елемента, лампи та ключа.

Електрична схема Креслення, де показано, як електричні прилади з'єднані в ланцюг, називаються електричними схемами.

Умовні позначення На електричних схемах усі елементи електричного кола мають умовні позначення.

1 – гальванічний елемент. 2 - батарея елементів 3 - з'єднання проводів 4 - перетин проводів на схемі без з'єднання 5 - затискачі для підключення 6 - ключ 7 - електрична лампа 8 - електричний дзвінок 9 - резистор (або інакше опір) 10 - нагрівальний елемент 11 - запобіжник

РЕОСТАТ Існують опори, величину яких можна плавно змінювати. Це можуть бути змінні резисторичи опору, звані реостатами.

Умовне позначення реостата За допомогою движка, що переміщається 2 можна збільшувати або зменшувати величину опору (між контактами 1 і 2), що включається в електричний ланцюг.

Цікаво! Німецький професор Г.К. Ліхтенберг з Геттенгена перший запропонував запровадити електричні символи, обґрунтував їхнє практичне застосування та використав у своїх роботах! Завдяки йому в електротехніці з'являються математичні знаки плюс і мінус для позначення електричних зарядів.

Домашнє завдання §33, вправа 13, стор.79

Література Перишкін А. В. Фізика. 8 кл.: Підручник для загальноосвітніх навчальних закладів / О. В. Перишкін, О. М. Гутник - М.: Дрофа, 2012 http:// fizika-class.narod.ru / Картинки зі сторінок вільного доступу мережі інтернет

За темою: методичні розробки, презентації та конспекти

Презентація "Електричний ланцюг та його складові частини"

Цей матеріал може бути використаний на уроці фізики у 8 класі на тему "Електричний ланцюг та його складові" при вивченні або повторенні цієї теми.

Презентація "Фізичний диктант. Електричний ланцюг та його складові"

Презентація для уроку фізики в 8 класі "Фізичний диктант. Електричний ланцюг та його складові". Диктант містить не тільки питання про електричні ланцюги, але й питання на повторення.

Клас: 8

Презентація до уроку

Назад вперед

Увага! Попередній переглядслайдів використовується виключно з ознайомлювальною метою і може не давати уявлення про всі можливості презентації. Якщо вас зацікавила дана робота, будь ласка, завантажте повну версію.

Тип уроку:урок вивчення нового матеріалу та первинного закріплення.

Ціль:вивчити складові електричного ланцюга, умовні позначення, що застосовуються на схемах.

Завдання:

• Освітня– забезпечити сприйняття, осмислення та первинне закріплення складових частин електричного ланцюга, їх призначення та умовних позначень.
• Виховна– сприяти прищепленню дотримання правил техніки безпеки під час складання ланцюга, інтересу до фізики.
• Розвиваюча- сприяти розвитку вміння збирати електричні кола, зображати схеми електричних кіл.

План уроку.

1. Організаційний момент (1 хв.)
2. Актуалізація знань. (8 хв.)
3. Вивчення нового матеріалу. (12 хв)
4. Закріплення знань. (15 хв.)
5. Етап первинної перевірки знань. (5 хв.)
6. Домашнє завдання. (1 хв.)
7. Підсумок уроку. (1 хв.)
8. Рефлексія. (2 хв.)

Обладнання:гальванічний елемент, лампочка, ключ, з'єднувальні дроти, таблички з умовними позначеннями елементів ЕЦ, таблиця контролю, комп'ютер, мультимедіапроектор.

Хід уроку

1. Орг. Момент (пояснити роботу у групах)

Електрика навколо,
Повний їм завод та будинок.
Життя кардинально полегшують!
Дивно воно,
На благо нам звернено,
Усіх проводів Величність
Зветься електрика!

2. Актуалізація знань.

Кожній групі пропонується вибрати аркуш із запитанням:

• Що таке електричний струм?
• Які умови потрібні для існування електричного струму?
• Навіщо потрібний електричний струм?
• Напрямок електричного струму?

(Для підготовки учнів до ДПА необхідно включати в різні етапи уроку та домашню роботу різноманітні завдання, які сприятимуть сформованості методологічних знань та умінь – завдання з вибором відповіді, рівня володіння експериментальними вміннями, уміння вирішувати якісне завдання, а також завдання по роботі з текстом фізичного змісту.)

При повторенні матеріалу учням пропонується наступне завдання: (слайд 2)

3 . Використовуючи літери, що є в рядках, впишіть назви джерел струму:

Слайд 3

4. Вивчення нового матеріалу.

Тема урока:"Електричний ланцюг".

Відкрийте зошити та запишіть тему уроку. Сукупність пристроїв, якими тече електричний струм, називається електричним ланцюгом. Ланцюги бувають прості (як при демонстрації) і складні (електропроводка), але у всіх можна виділити складові. Пристрої, що використовують електричну енергію, називають споживачами. Це перша складова частина ланцюга. Наведіть приклади споживачів… у класі… вдома… на столі… (для л. р. лампочка). Друга складова частина ланцюга – джерело струму (для л.р. – гальванічний елемент). Джерело струму приєднують у ланцюг в останню чергу за допомогою з'єднувальних проводів – це третя частина ланцюга. Є ще одна важлива частина електричного кола. У Парижі 1881 року на електротехнічній виставці всі були в захваті від цього винахід. Це – вимикач. Роль його – замикати та розмикати електричний ланцюг. У техніці використовують різні види замикаючих та розмикаючих пристроїв. Щоб ланцюга був струм, вона має бути замкненою, тобто. складатися із провідників електрики. Якщо в якомусь місці провід обірветься, то струм у ланцюзі припиниться. На цьому й ґрунтується дія вимикачів. Назвіть замикаючі пристрої в класі (Вимикач, рубильник, кнопки, для к. р. – ключ) слайд 4.

Зверніть увагу: ланцюг збирають при розімкнутому вимикачі; вимикач виконаний із провідників електрики, а торкатися треба до ізолюючої ручки.

Отже, з яких складових складається електричний ланцюг? Запишіть у зошит:

• споживач
• джерело струму
• з'єднувальні дроти
• замикаючий пристрій

У Вас на столі сторінка підручника Г.М. Степанової, особливість підручника полягає в тому, що у кожному абзаці є ключове словоУ першому, наприклад, «Електричний ланцюг», його і помістимо в центр. В інших складових блоки ланцюга. На полях те, що входить у блоки та як позначається на схемі. На столі кожної групи лежить нетбук, на робочому столі файл зі словом кластер. Відкриваємо його та складаємо кластер, використовуючи підручник.

Електричні ланцюги можуть бути складними. Вийшов з ладу телевізор, і вам потрібна інформація, з чого складається електричне коло, а міститься інформація в електричних схемах. Електричні схеми – це креслення, у яких зображені способи з'єднання елементів електричної ланцюга.

Хлопці, вам доведеться виконати практичну роботу.

Яких правил техніки безпеки ви дотримуватиметеся?

Практична робота.

Ціль:зібрати електричний ланцюг із приладів, які є у кожного на столах так, щоб лампочка спалахнула.

За групами збирають простий ланцюг (джерело струму, лампа, ключ, з'єдн. дроти)

Виконання роботи. Складання схеми. Вчитель перевіряє.

5. Етап первинної перевірки знань.

Індивідуальні завдання:розставте ум. позначення по "місцях", з'єднавши стрілкою ум. позначення із назвою приладу.

Здійснимо перевірку, використовуючи таблицю контролю:

Помилок				> 4
Оцінка