1. Цепи постоянного тока.

1.1. Электрическая цепь, ее элементы и их назначение. Классификация цепей.

Электрическая цепь - это совокупность устройств, предназначенных для получения, передачи и преобразования в другие виды электрической энергии. Она состоит из источника и приемника электрической энергии, связанных соединительными проводами. В источниках в электрическую энергию преобразуются другие виды энергии, например энергия падающей воды – в гидрогенераторах, химическая – в гальванических элементах. На промышленных предприятиях источником является подстанция предприятия.

В приемниках электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии, например в механическую – в двигателях, в тепловую – в нагревательном и сушильном оборудовании, в световую – в осветительной аппаратуре.

Кроме этих элементов цепь включает в себя коммутационную, измерительную и защитную аппаратуру. Эти устройства служат для управления и контроля за работой цепи, а также для защиты ее элементов от перегрузок.

В зависимости от рода тока, протекающего в цепях, они подразделяются на цепи постоянного и переменного токов, в зависимости от способа соединения элементов цепей – на неразветвленные и разветвленные, а в зависимости от числа источников энергии – на цепи с одним или несколькими источниками.

Элементы, входящие в цепь, подразделяются по виду вольт-амперных характеристик, которые выражают зависимость тока, протекающего по элементу, от напряжения на нем. Элементы цепей, вольт-амперные характеристики которых линейны, называются линейными, а элементы, вольт-амперные характеристики которых нелинейны, называются нелинейными. Электрическая цепь, составленная из линейных элементов, называется линейной. Электрическая цепь, содержащая хотя бы один нелинейный элемент, называется нелинейной.

1.2. Понятие об электрическом токе. Основные определения.

Электрическим током называется направленное движение электрических зарядов, которое происходит под действием сил электрического поля.

За положительное направление тока условно принято направление движения положительных зарядов. На схемах положительное направление тока указывается стрелкой ““. Величина или сила тока определяется зарядом всех частиц, проходящих через поперечное сечение проводника в единицу времени. Ток, величина и направление которого остаются неизменными, называется постоянным, его величина обозначается символомI.

(1.1)

В системе СИ основной единицей силы тока является ампер (А) – заряд в 1 кулон (Кл), протекающий через поперечное сечение проводника в 1 секунду.

Ток, величина и направление которого не остаются неизменными, называется переменным. Значение переменного тока в данный момент времени называется мгновенным. Для обозначения мгновенного значения используется буква i.

(1.2)

По форме переменные токи могут быть весьма разнообразными, но наибольшее значение и распространение имеют токи периодические. Периодическим током называется ток, мгновенное значение которого повторяется через равные промежутки времени. Полный круг изменения периодического тока называется циклом. Время одного цикла называется периодом, обозначается буквой Т. Число периодов в секунду называется частотой периодического тока. Обозначается частота буквойf.

(1.3)

В системе СИ частота измеряется в герцах (Гц).

Периодические токи, которые изменяются по гармоническому закону, называются синусоидальными. Наибольшее значение синусоидального тока называется амплитудой и обозначается символом I_m.

Токи постоянные и переменные возникают в цепях под действием электродвижущих сил (ЭДС), возбуждаемых в источниках в процессе преобразования в них какого-либо вида энергии в электрическую. Постоянные ЭДС обозначают буквой Е, а переменные –е. За положительное направление ЭДС принято направление действия сторонних сил, под действием которых заряды внутри источника переносятся от отрицательного полюса к положительному. На схемах для обозначения направления ЭДС используют стрелку ““, которая указывает направление увеличения потенциала. Такая же стрелка, используемая для обозначения положительных направлений напряжений, указывает направление уменьшения потенциала.