Основные схемы электрических цепей — Энциклопедия строительства и ремонта

Основные схемы электрических цепей

Основные характеристики электрических цепей

В любой электрической цепи основными характеристиками являются сила тока, напряжение и сопротивление. Сила тока, или просто ток, измеряется в амперах и обозначается буквой I. Напряжение, образовавшееся в источнике питания, измеряется в вольтах и обозначается буквой U. Сопротивление же измеряется в омах и обозначается символом R. По закону Ома эти показатели — ток I, напряжение U и сопротивление R — связаны соотношением: I = U/R.

Характеристики электрического тока измеряют при помощи различных приборов. Так, для измерения силы тока используются амперметры, напряжения — вольтметры, электрического сопротивления — омметры, мощности — ваттметры. Количество потребляемой электрической энергии измеряется специальным счетчиком.

Значения тока I, напряжения U, сопротивления R и мощности P являются исходными данными для расчета электрических цепей, подбора проводки, выбора электроустановочных изделий и устройств защиты.

Способы соединения электрической цепи

Закономерности, следующие из различных способов соединения элементов в электрической цепи, были сформулированы Омом и Кихгофом, они часто используются для расчета этих цепей. Так, все потребители в цепи могут быть соединены друг с другом последовательно, параллельно и комбинированно.

Последовательное соединение

Если потребители соединены последовательно, то увеличение их числа повышает общее сопротивление цепи. Следовательно, общее сопротивление в такой цепи будет равно сумме сопротивлений каждого потребителя. Однако по любому участку цепи проходит один и тот же ток, значит, на каждый из них приходится лишь часть общего напряжения.

Важно знать, что при последовательном соединении отказ одного прибора приводит к разрыву цепи. Если, например, несколько лампочек соединить последовательно, то при выходе из строя одной из них цепь разорвется и все оставшиеся лампочки не будут работать. Обычно так случается в елочных гирляндах, где лампочки чаще всего соединены последовательно. Зато в последовательную цепь можно включить много лампочек, каждая из которых рассчитана на гораздо меньшее напряжение в сети.

Параллельное соединение

Если же несколько потребителей в электрической цепи присоединены к двум узлам А и Б, такое соединение называют параллельным. При этом соединении напряжение на каждом участке равно напряжению U, которое приложено к узловым точкам цепи. Из рисунка хорошо видно, что при таком соединении проводников для прохождения тока имеется несколько путей. Ток, притекая к точке разветвления А, далее направляется к двум сопротивлениям и равен сумме токов, отходящих от этой точки. Таким образом, при параллельном соединении общее сопротивление цепи уменьшается, но увеличивается ее общая проводимость, которая равна сумме проводимостей двух ветвей. При данном соединении потребители могут работать независимо друг от друга, и если один из них выходит из строя, то это никак не сказывается на работе другого. Например, если одна лампочка перегорит, то другая будет работать, т. к. цепь не разрывается.

Комбинированное соединение

На практике мы имеем дело с приборами, включенными в цепь как параллельно, так и последовательно. Эти электрические цепи называются комбинированными или смешанными. Например, лампочки или розетки включаются в цепь всегда параллельно, чтобы не влиять друг на друга. А выключатели или приборы защиты всегда подсоединяются последовательно, т. к. они служат именно для разрыва цепи. Бытовые электрические приборы, которые включаются в нашу домашнюю сеть, потребляют токи от десятых ампера до нескольких ампер. При постоянном напряжении сила тока обратно пропорциональна величине сопротивления цепи. А сопротивления отдельных потребителей сильно отличаются друг от друга. Например, сопротивление электрических нагревательных приборов, микроволновок, холодильников, стиральных машин составляет всего несколько десятков ом, а осветительных ламп накаливания в бытовых целях — несколько сотен ом.

Когда по цепи течет ток, за некоторое время по ней пройдет некоторое количество электричества и выполнится определенная работа. Эта работа, произведенная за единицу времени, называется мощностью. Она измеряется в ваттах и обозначается буквой P. Кроме ватта, применяются и более крупные единицы мощности — киловатты и мегаватты. Электрическая мощность измеряется специальным прибором — ваттметром. А определить мощность можно, умножив ток на напряжение. Соотношение между током, напряжением и мощностью можно представить в виде формулы: P=IU.

Так, например, мощность, потребляемая в цепи с током в 3 А и напряжением в 120 В, будет равна: 3 х 120 = 360 Вт.

А если мощность умножить на время, то получим работу, т. е. количество затраченной энергии. Например, энергия, расходуемая электрическим миксером мощностью 600 Вт в течение 2 ч, будет равна:

А = P х t = 600 х 2 = 1 200 Вт/ч = 1,2 кВт/ч.

Вам понравится

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Поделиться записью в соц. сетях