Электрические цепи постоянного тока

План
Электрическая цепь.
Электрический ток и его виды.
Закон Ома.
Электрическое сопротивление и проводимость.
Зависимость сопротивления от температуры.
Способы соединения сопротивлений, их свойства.
Электрическая работа и мощность. Закон Джоуля-Ленца.
I и II закон Кирхгофа

Электрическая цепь
Электрическая цепь – это совокупность устройств, предназначенных для получения , передачи, преобразования и использования электрической энергии.

Электрическая цепь состоит из отдельных устройств называемой электрической цепи.
Обозначение элементов на схеме
Расшифровка
Переменный ток, или напряжение
Заземление
Соединение с корпусом
Провод или Кабель
Пересекающие провода, электрически не соединенные
Пересекающие провода, электрически соединенные
Ключ

A
v
R
C
Измерительные приборы (Амперметр, Вольтметр)
Плавкий предохранитель
Сопротивление (резистор)
Конденсатор
Катушка индуктивности
Гальванический элемент или аккумуляторный
Лампочка
Трансформатор
+
-

Источники электрической энергии цепи :
Электрические генераторы, в которых механическая энергия преобразуется в электрическую,
Первичные элементы и аккумуляторы, в которых происходит преобразование химической, тепловой, световой и других видов энергии в электрическую.
Потребители энергии : световые приборы, электродвигатели, различные электрические и нагревательные приборы.

В состав схемы электрической цепи могут входить следующие элементы:
Аппараты для включения и отключения цепи,
Приборы для измерения электрических параметров (амперметры, вольтметры, мультиметры и т.д.),
Устройства защиты цепи (предохранители),
Преобразующие устройства(трансформаторы, выпрямители и т.д.),
Дополнительные элементы цепи (конденсаторы, резисторы, лампочки, диоды и т.д.),
Электрические провода (это передающие элементы цепи, связывающие источники с приемниками или потребителями цепи)

Любая электрическая цепь характеризуется наличием в ней:
электрического тока, напряжения и сопротивления.

2. Электрический ток и его виды
Электрический ток – это явление направленного движения носителей заряда, сопровождаемое магнитным полем.

В электрической цепи могут протекать 2 вида тока :
Постоянный ток
Переменный ток

Постоянный ток - это ток, который не меняет своего значения и направления с течением времени.

Переменный ток – это ток, который меняет свое направление и значение с течением времени и изменяется по синусоидальной кривой.

Для количественной оценки электрического тока служит величина сила тока :
Плотность тока определяется :
S – площадь поперечного сечения

Существует 3 вида тока, протекающие через различные среды:
1. Ток проводимости – это явление направленного движения свободных носителей электрического заряда в веществе или вакууме.
Ток проводимости имеет место в проводниках 1 рода (металлы) и 2 рода (электролиты)

2. Ток переноса – это явление переноса электрических зарядов заряженными частицами или телами при движении в свободном пространстве .
Ток переноса наблюдается при движении свободных электронов в электронных лампах, а также при движении свободных ионов в газоразрядных приборах.

3. Ток смещения – это упорядоченное движение связанных носителей электрических зарядов и наблюдается в диэлектриках.

3. Закон Ома
Закон Ома для участка цепи:
Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку и обратно пропорциональна сопротивлению.
Закон Ома для всей цепи:
Сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна сумме внешнего и внутреннего сопротивления цепи.

4. Электрическое сопротивление и проводимость
Сопротивление цепи – это величина, которая возникает при наличии электрического тока в проводниках, где при движении свободные электроны, сталкиваясь с ионами кристаллической решетки, испытывают противодействие своему движению .

Проводимость – это величина обратная сопротивлению и выражается в сименсах (См):
Сопротивление провода:
где ρ – удельное сопротивление (Ом*мм^2/м)
l – длина провода (м)
S – площадь его поперечного сечения (мм^2)

Удельная проводимость – это величина, обратная удельному сопротивлению, м/(Ом*мм^2)

5. Зависимость сопротивления от температуры
При увеличении температуры в проводниках 1 рода (металлы), сопротивление увеличивается, а в проводниках 2 рода (электролиты) при повышении температуры сопротивление проводника уменьшается.
где R1 – сопротивление проводника при температуре О1, Ом
R2 – сопротивление проводника при температуре O2 , Ом
α – температурный коэффициент сопротивления

Q – температура (этта)

6. Способы соединения сопротивлений.
Последовательное соединение:
Параллельным называется такое соединение резисторов, при котором между двумя узлами электрической цепи присоединено несколько резисторов . Эквивалентная проводимость этого участка цепи равна сумме проводимостей всех параллельных ветвей

При параллельном соединении n ветвей с равными сопротивлениями в каждой ветви, т.е.:
При параллельном соединении двух резисторов R1 и R2 их эквивалентное сопротивление:
Смешанное соединение резисторов – это последовательно – параллельное соединение резисторов или участков цепи .

7. Закон Джоуля - Ленца
Количество теплоты, выделяемое при прохождении электрического тока в проводнике, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

8. Первый закон Кирхгофа:
Сумма токов, направленных к узлу, равна сумме токов, направленных от узла или алгебраическая сумма токов в узле равна нулю
Со знаком “+” записывают токи, направленные к узлу, а со знаком “-” , токи, направленные от узла .