Презентация на тему топологии электрических цепей. Презентация "Электрические схемы. Элементы и параметры электрических цепей". Компонентные уравнения идеализированных элементов

Электрические схемы. Элементы и параметры электрических цепей

учитель физики МОУ «СОШ №1 с УИОП», г.Надым Росчинская Антонина Анатольевна

• Электрическая цепь - это совокупность устройств и объектов, образующих путь электрического тока. Отдельное устройство, входящее в состав электрической цепи и выполняющее в ней определенную функцию, называется элементом электрической цепи.
• Электрическая цепь состоит из источника электрической энергии, потребителей и соединительных проводов, соединяющих источник электрической энергии с потребителем.

• постоянного тока;
• переменного тока;
по составу элементов:
• активные цепи;
• пассивные цепи;
• линейные цепи;
• нелинейные цепи;
по характеру распределения параметров:
• с сосредоточенными параметрами;
• с распределенными параметрами;
по числу фаз (для переменного тока):
• однофазные;
• многофазные (в основном трехфазные).

• управления (рубильники, переключатели, контакторы);
• защиты (плавкие предохранители, реле и т.д.);
• регулирования (реостаты, стабилизаторы тока и напряжения, трансформаторы);
• контроля (амперметры, вольтметры и т.д.)

• Виды преобразователей:
• электромеханический (генераторы переменного и постоянного тока);
• электрохимический (гальванические элементы, аккумуляторы, топливные элементы);
• термоэлектрический (контактный, полупроводниковый).
Приемники электрической энергии преобразуют электрическую энергию в другие виды энергии:
• механическую (электродвигатели, электромагниты);
• тепловую (электропечи, сварочные аппараты, ...);
• световую (электролампы, прожекторы);
• химическую (аккумуляторы в процессе зарядки, электролитические ванны).

• Схема электрической цепи - это графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения ее элементов, показывающее соединения этих элементов.
• Типы схем: структурная; функциональная; принципиальная; монтажная и др.
• На принципиальной схеме приводится полный состав элементов и указаны все связи между ними. Эта схема дает детальное представление о принципах работы изделия (установки).

Электрическая цепь - система устройств, которые обеспечивают

прохождение электрического тока.

Схема – это графическое изображение электрической цепи.

Ветвь – это участок схемы, вдоль которого течет один и тот же ток.

Узел – это место соединения трех или большего числа ветвей.

Контур – это замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.

Независимый контур – это контур, у которого хотя бы одна ветвь не принадлежит другим контурам.

N =4 – число узлов

М =6 – число ветвей

Условные обозначения электроприборов:

• Напряжение (Э.Д.С.) источника электрической энергии – U(B).
• Мощность источника электрической энергии – Р (Вт).
• Сопротивление приемника электрической энергии – R(Ом).
• Мощность приемника электрической энергии – P(Вт).

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

СПАСИБО

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Электрическая цепь и ее составные части Гришина Л.А., учитель физики МКС(К) ОУ С (К) ОШ 37 I II вида г. Новосибирск

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ Для того чтобы создать электрический ток, необходимо составить замкнутую электрическую цепь из электрических приборов.

Самая простая электрическая цепь состоит из: 1. источника тока; 2. потребителя электроэнергии (лампа, электроплитка, электродвигатель, электрокипятильник, электробытовые приборы); 3. замыкающего и размыкающего устройства(выключатель, кнопка, ключ, рубильник); 4. соединительных проводов.

Электрическая цепь Простейшая электрическая цепь, которая состоит из гальваничес-кого элемента, лампы и ключа

Электрическая схема Чертежи, на которых показано, как электрические приборы соединены в цепь, называются электрическими схемами.

Условные обозначения На электрических схемах все элементы электрической цепи имеют условные обозначения.

1 - гальванический элемент. 2 - батарея элементов 3 - соединение проводов 4 - пересечение проводов на схеме без соединения 5 - зажимы для подключения 6 - ключ 7 - электрическая лампа 8 - электрический звонок 9 - резистор (или иначе сопротивление) 10- нагревательный элемент 11 - предохранитель

РЕОСТАТ Существуют сопротивления, величину которых можно плавно изменять. Это могут быть переменные резисторы или сопротивления, называемые реостатами.

Условное обозначение реостата С помощью перемещаемого движка 2 можно увеличивать или уменьшать величину сопротивления (между контактами 1 и 2), включаемого в электрическую цепь.

Интересно! Немецкий профессор Г.К. Лихтенберг из Геттенгена первый предложил ввести электрические символы, обосновал их практическое применение и использовал в своих работах! Благодаря ему, в электротехнике появляются математические знаки плюс и минус для обозначения электрических зарядов.

Домашнее задание §33, упражнение 13, стр.79

Литература Перышкин А. В. Физика. 8 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений/ А. В. Перышкин, Е. М. Гутник– М.: Дрофа, 2012 http:// fizika-class.narod.ru / Картинки со страниц свободного доступа сети интернет

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Презентация "Электрическая цепь и ее составные части"

Данный материал может быть использован на уроке физики в 8 классе по теме "Электрическая цепь и ее составные части" при изучении или повторении данной темы....

Презентация "Физический диктант. Электрическая цепь и её составные части"

Презентация для урока физики в 8 классе "Физический диктант. Электрическая цепь и её составные части".Диктант содержит не только вопросы о электрических цепях, но и вопросы на повторение.С помощью это...

Лекция №1

Учебные вопросы

Литература

Состав электрической цепи

Идеализированные двухполюсные элементы

Понятие об электрическом токе

Понятие о напряжении

Понятие о напряжении

Понятие об ЭДС

Понятие о мощности и энергии

Понятие о мощности и энергии

Условное графическое обозначение и ВАХ резистивного элемента

Индуктивный элемент

Ёмкостной элемент

Схемы замещения реальных элементов электрической цепи

Схемы замещения реальных источников

Внешние характеристики реальных источников

Основные понятия топологии цепей

Компонентные уравнения идеализированных элементов

Математическое моделирование ветвей электрической цепи на базе компонентных уравнений

Первый закон Кирхгофа

Второй закон Кирхгофа

Второй закон Кирхгофа

Пример 1.

Пример 2.

Основные задачи теории цепей

1 Электрические цепи постоянного тока 1.1 Элементы электрических цепей постоянного тока Электрические схемы – это чертежи, на которых показано, как электрические приборы соединены в цепь. Электрическая цепь - совокупность устройств, предназначенных для передачи, распределения и взаимного преобразования энергии. Основными элементами электрической цепи являются источники и приемники электрической энергии, которые соединены между собой проводниками. В источниках электрической энергии химическая, механическая, тепловая энергия или энергия других видов превращается в электрическую. В приемниках электрической энергии - электрическая энергия преобразуется в тепловую, световую, механическую и другие. Электрические цепи, в которых получение энергии, передача и преобразование происходят при неизменных во времени токах и напряжениях называют цепями постоянного тока.

Электрическая цепь состоит из отдельных устройств или элементов, которые по их назначению можно разделить на 3 группы. Первую группу составляют элементы, предназначенные для выработки электроэнергии (источники питания). Вторая группа элементы, преобразующие электроэнергию в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую, химическую и т. д.). В третью группу входят элементы, предназначенные для передачи электроэнергии от источника питания к электроприемнику (провода, устройства, обеспечивающие уровень и качество напряжения, и др.).

1.2 Источники энергии Источники ЭДС Источник ЭДС характеризуется величиной ЭДС равной напряжению (разности потенциалов) на зажимах при отсутствии тока через источник. ЭДС определяют как работу сторонних сил, присущих источнику, на перемещение единичного положительного заряда внутри источника от зажима с меньшим потенциалом к зажиму с большим потенциалом. Рисунок Обозначения источника ЭДС и гальванического элемента в схемах

Источники питания цепи постоянного тока это гальванические элементы, электрические аккумуляторы, электромеханические генераторы, термоэлектрические генераторы, фотоэлементы и др. Все источники питания имеют внутреннее сопротивление, значение которого невелико по сравнению с сопротивлением других элементов электрической цепи. Электроприемниками постоянного тока являются электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, нагревательные и осветительные приборы и др. Все электроприемники характеризуются электрическими параметрами, среди которых можно назвать самые основные напряжение и мощность. Для нормальной работы электроприемника на его зажимах (клеммах) необходимо поддерживать номинальное напряжение. Для приемников постоянного тока оно составляет 27, 110, 220, 440 В, а также 6, 12, 24, 36 В.

Напряжение на зажимах реального источника зависит от тока через источник. Если этой зависимостью можно пренебречь, то такой источник называют идеальным. На расчетных схемах обязательно нужно указывать направления напряжений и токов (выбираются произвольно). Рисунок Схема с реальным источником ЭДС

Для реальных источников запишем закон Ома для полной цепи:, U= I ·R н (1.1) где I - ток [A], E - ЭДС [B], R - сопротивление [Ом]. Отсюда следует: U=E-I×R BH (1.2) Напряжение U на зажимах реального источника меньше ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении. Идеальный источник имеет R вн =0. Максимальный ток возникает в режиме короткого замыкания при R н =0, при этом выходное напряжение U стремится также к нулю.

1.2.2 Источник тока Источник тока характеризуется током I при короткозамкнутых зажимах (при отсутствии напряжения). Если ток не зависит от напряжения - такой источник называют идеальным. Рисунок Изображение источника тока в схемах

Ток I реального источника энергии зависит от напряжения U на его зажимах. Из закона Ома для полной цепи: (1.3) где - проводимость [См]. Рисунок Схема с реальным источником тока В этой схеме элемент g вн параллельно соединенный с идеальным источником J, называют внутренней проводимостью. Идеальный источник тока имеет g вн =0 (то есть R вн =).

1.2.3 Электрическая мощность Характеризует энергию, генерируемую источником в единицу времени. Для реального источника напряжения: P=E × I [Вт] (1.4) Для реального источника тока: [Вт] (1.5) Сопротивление нагрузки R н характеризует потребление электрической энергии, то есть превращение ее в другие виды при мощности, определяемой по формуле: [Вт] (1.6)

1.3 Обобщенный закон Ома для участка цепи с ЭДС - направление от точки с высоким потенциалом в точку с более низким потенциалом; - направление тока. Рисунок Неразветвленная цепь с источниками ЭДС

(1.7) где: - суммарное сопротивление участка схемы; - напряжение между выводами рассматриваемого участка; - алгебраическая сумма ЭДС действующих на данном участке. Если ЭДС совпадает по направлению с током, то ставится знак, если не совпадает -. Вывод: ток участка цепи с источниками ЭДС равен алгебраической сумме его напряжения и ЭДС, деленной на сопротивление участка.

1.4 Простейшие преобразования в электрических цепях Последовательное соединение сопротивлений Ток идущий в цепи одинаков в любой точке. Рисунок Эквивалентное сопротивление при последовательном соединении сопротивлений

1.4.2 Параллельное соединение сопротивлений Рисунок Параллельное соединение сопротивлений

Для эквивалентного сопротивления запишем формулу: (1.11) Эквивалентное сопротивление цепи, состоящей из параллельных составляющих, всегда меньше меньшего из сопротивлений цепи. Следовательно, при параллельном соединении эквивалентная проводимость цепи равна сумме проводимостей отдельных ветвей.

1.4.3 Замена источника тока источником ЭДС Рисунок Замена источника тока источником ЭДС Баланс мощности различается в этих схемах, поскольку через сопротивление R течет разный ток. Результат решения задачи всегда должен приводиться к исходной схеме. Для схемы с источником тока справедливо следующее соотношение: J - I общ - I R =0 (1.12)

1.5 Подключение измерительных приборов к электрическим цепям Прежде чем производить измерения в электрических цепях нужно определиться со следующими вопросами, исходя из ответа на которые, выбирается измерительный прибор: -постоянный или переменный ток присутствует в данной электрической цепи. Если переменный - то какой именно (форма сигнала, частота); -какого порядка токи и напряжения имеются в данной цепи; -какая погрешность измерения будет нас удовлетворять.

1.5.1 Измерение напряжений Для измерения падения напряжения на каком либо участке цепи, параллельно ему подключают вольтметр с учетом полярности. Вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением R v, следовательно, во время работы часть тока из электрической цепи пойдет через вольтметр, тем самым режим электрической цепи при подключении вольтметра изменится. Значит, результат измерения будет содержать погрешность. Рисунок Измерение падения напряжения на R 2 вольтметром

Напряжение на R 2, цепи, состоящей из источника и последовательно соединенных сопротивлений R 1 и R 2 без вольтметра: (1.13) где R вн - внутреннее сопротивление источника. Напряжение на R 2, цепи, состоящей из источника и последовательно соединенных сопротивлений R 1 и R 2 с вольтметром: (1.14) Если, то Для того чтобы вольтметр не влиял на исследуемую цепь, стараются делать внутреннее сопротивление вольтметра как можно большим.

1.5.2 Измерение токов Для измерения величины тока, протекающего через некоторый элемент цепи, последовательно с ним в разрыв ветви включают амперметр, с учетом полярности. Так как амперметр имеет некоторое сопротивление R A, включение его в электрическую цепь изменяет его режим, и результат измерения содержит погрешность. Рисунок Измерение тока амперметром

Сила тока в цепи, состоящей из источника и последовательно соединенных сопротивлений R 1 и R 2 без амперметра: (1.15) где R вн - внутреннее сопротивление источника. Сила тока в цепи, состоящей из источника и последовательно соединенных сопротивлений R1 и R2 с амперметром: (1.16) Где R вн - внутреннее сопротивление источника; R A - сопротивление амперметра. Для уменьшения погрешностей стараются делать сопротивления амперметров как можно меньшим.

1.5.3 Измерение мощностей Для измерения мощности, потребляемой каким либо элементом цепи, необходимо, чтобы измерительный прибор измерял падение напряжения на нем и ток через него и перемножал эти значения. Ваттметры имеют четыре входных зажима - два токовых и два по напряжению. Рисунок Схема включения ваттметра для измерения мощности, потребляемой R 2.

1.5.4 Мостовые схемы Мостовые схемы применяются для измерения сопротивлений. ac, cb, ad, bd - плечи моста. ab, cd - диагонали моста. Рисунок Мост Уитстона

Для измерения сопротивления уравновешенным мостом в одно из его плеч включают неизвестное сопротивление. Подстраивая какое-либо другое из плеч, с помощью известных сопротивлений, добиваются баланса моста (т.е. когда вольтметр показывает нуль). После этого находят неизвестное сопротивление. Для питания моста величина ЭДС Е существенного значения не имеет. Важно, чтобы не было ощутимого нагрева сопротивлений, и была бы достаточной чувствительность вольтметра. Сопротивление измерительного прибора также значения не имеет, т.к. в уравновешенном состоянии разность потенциалов точек c и d равна нулю, следовательно, ток через вольтметр не течет. Используются также неуравновешенные мосты, в них не выполняют подстраивание плеч, а величину неизвестного сопротивления отсчитывают по показаниям измерительного прибора со специально отградуированной шкалой. При измерении неуравновешенным мостом требуется стабилизировать ЭДС Е. (1.45)

1.5.5 Компенсационный метод измерения С помощью потенциометров измеряют величину ЭДС. Потенциометр устроен таким образом, что при измерении величины ЭДС E x входной ток отсутствует. Рисунок Потенциометр

Перед работой производят калибровку прибора: для этого переводят переключатель в положение. С помощью R I подстраивают рабочий ток в схеме так, чтобы падение напряжения на сопротивлении R равнялось бы величине ЭДС нормального элемента НЭ. При этом вольтметр должен показывать нуль. Для измерения ЭДС E X переключатель переводят в положение, с помощью отградуированного движка реохорда R p добиваются, чтобы вольтметр показывал нуль, и считывают показания прибора.

1.Понятие «Электрическая цепь» 2. Основные элементы электрической цепи 3.Что принято называть «цепями постоянного тока»? 4.Как характеризуется «источник ЭДС»? 5.От чего зависит напряжение на зажимах реального источника? 6.Как характеризуется «источник тока»? 7.Из закона Ома для полной цепи. 8.Расчетное определение проводимости. 9.Что характеризует «Электрическая мощность»? 10.Обобщенный закон Ома для участка цепи с ЭДС. 11.Последовательное соединение сопротивлений. 12.Параллельное соединение сопротивлений. 13.Замена источника тока источником ЭДС, характеристика. 14.Подключение измерительных приборов к электрическим цепям. 15.Измерение напряжений, методика. 16.Измерение токов, методика. 17.Измерение мощностей, методика. 18.Мостовые схемы 19.Компенсационный метод измерения КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Примечания, дополнения Участок электроцепи, вдоль которого протекает один и тот же ток, называется ветвью. Место соединения ветвей электроцепи называется узлом. На электросхемах узел обозначается точкой. Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется контуром электрической цепи. Простейшая электрическая цепь имеет одноконтурную схему, сложные электрические цепи несколько контуров. Согласованный режим источника питания и внешней цепи возникает в том случае, когда сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению. В этом случае ток в цепи в 2 раза меньше тока короткого замыкания. Самыми распространенными и простыми типами соединений в электрической цепи являются последовательное и параллельное соединение.

Элементами электрической цепи являются различные электротехнические устройства, которые могут работать в различных режимах. Режимы работы как отдельных элементов, так и всей электрической цепи характеризуются значениями тока и напряжения. Поскольку ток и напряжение в общем случае могут принимать любые значения, то режимов может быть бесчисленное множество. Режим холостого хода это режим, при котором тока в цепи нет. Такая ситуация может возникнуть при разрыве цепи. Номинальный режим бывает, когда источник питания или любой другой элемент цепи работает при значениях тока, напряжения и мощности, указанных в паспорте данного электротехнического устройства. Эти значения соответствуют самым оптимальным условиям работы устройства с точки зрения экономичности, надежности, долговечности и пр. Режим короткого замыкания это режим, когда сопротивление приемника равно нулю, что соответствует соединению положительного и отрицательного зажимов источника питания с нулевым сопротивлением. Ток короткого замыкания может достигать больших значений, во много раз превышая номинальный ток. Поэтому режим короткого замыкания для большинства электроустановок является аварийным.

Список литературы Основная 1.Основы теории цепей. Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил, С. В. Страхов. М.: Энергоатомиздат, 1989, 528 с. 2.Теоретические основы электротехники. Том 1. Л. Р. Нейман, К. С. Димирчян Л.: Энергоиздат, 1981, 536с. 3.Теоретические основы электротехники. Том 2. Л. Р. Нейман, К. С. Димирчян Л.: Энергоиздат, 1981, 416с. 4.Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. Л. А. Бессонов М.: Высш. шк., 1996, 638 с. Дополнительная 1.Основы теории электрических цепей. Татур Т. А. Высш. шк., 1980, 271 с Сборник задач и упражнений по теоретическим основам электротехники. /Под ред. П. А. Ионкина. М.: Энергоиздат, 1982, 768с Руководство по лабораторным работам по теории линейных цепей постоянного и синусоидального тока. /Под ред. В. Д. Эскова -Томск: ТПУ,1996,32с Руководство по лабораторным работам по установившимся режимам нелинейных цепей и переходным процессам в линейных цепях. /Под ред. В. Д. Эськова - Томск: ТПУ, 1997, 32 с.

МБОУ «Кордонская ООШ»

Электрические цепи

С ОСТАВИТЕЛЬ: учитель технологии

Кудинов А. А.

Кордон 2018

Простейшая электрическая цепь может содержать всего три элемента:

источник, нагрузку и соединительные провода.

Электри́ческая цепь -

совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение.

При сборке электрических цепей электромонтажник руководствуется

принципиальной электрической схемой .

Принципиальная схема, принципиальная электрическая схема - графическое изображение (модель), служащее для передачи с помощью условных графических и буквенно-цифровых обозначений (пиктограмм) связей между элементами электрического устройства.

Принципиальная схема, в отличие от разводки печатной платы не показывает взаимного (физического) расположения элементов, а лишь указывает на то, какие выводы реальных элементов (например, микросхем) с какими соединяются.

Рассмотрим некоторые графические обозначения на принципиальных схемах

Гальванический

элемент

Батарея гальванических

элементов

Пересечение

проводов

Соединение

проводов

узел

Кнопочный

выключатель

Резистор

(сопротивление)

Предохранитель

Электрическая лампа

накаливания

Электрический

звонок

Катушка

проволочная

Катушка

с железным сердечником

Конденсатор

постоянной ёмкости

Изучение нового учебного материала

Конденсатор

переменной ёмкости

Изучение нового учебного материала

Конденсатор

электролитический

Амперметр

Вольтметр

Принципиальные электрические схемы являются графическим документом.

Условные обозначения и правила выполнения электрических схем определяются государственным стандартом, который обязаны соблюдать все инженеры и техники.

Линии связей между элементами схемы проводят параллельно или взаимно перпендикулярно, соблюдая

условие замкнутости цепи, наклонные линии не применяются.

Зарисуем в тетради таблицу из учебника (стр. 49), где показаны условные обозначения некоторых элементов электрической цепи.

Монтажные схемы - это чертежи, показывающие реальное расположение компонентов как внутри, так и снаружи объекта, изображённого на схеме. Предназначены, в основном, для того, чтобы можно было изготовить объект. Учитывает расположение компонентов схемы и электрических связей (электрических проводов и кабелей). Действуют лишь общие требования к оформлению конструкторской документации.

Что такое электрическая цепь?

- Что такое принципиальна схема?

- Что такое монтажная схема?

Что можно отнести к элементам электрической цепи?

- изобразить принципиальную схему электропроводки дома или квартиры.

Задание на дом

- изучить параграф 9 учебника;

- ответить на вопросы 1-2 на странице 50 учебника.

Выскажите одним предложением, выбирая начало фразы:

Сегодня я узнал(а)…

Было интересно…

Было трудно…

Я выполнял(а) задания…

Я понял(а), что…

Теперь я могу…

Я приобрёл(а)…

Я научился(научилась)…

У меня получилось…

Я смог(смогла)…

Я попробую…

Меня удивило…