Исследование электрической цепи постоянного тока

Цель работы: Электрическая цепь постоянного тока, проверка закона Ома для цепи постоянного тока.

Оборудование: Источник постоянного тока 15В, блок мультиметров, виртуальный амперметр, миллиамперметр, вольтметр и омметр, лампочка накаливания, резистор, выключатель.

 

Краткая теория

Электри­ческой цепью — называют состоящий из проводников замк­нутый путь для тока, то есть для направленного движе­ния электрических зарядов. Для поддержания тока в цепи нужен источник электрической энергии. К электротехническим уст­ройствам относятся:

• источники электромагнитной энергии (генераторы) или источники электрических сигналов (гальванические эле­менты, аккумуляторы);

• приемники или потребители;

• устройства передачи и преобразования электрической энергии (кабели, провода и трансформаторы).

Источники электрической энергии относятся к группе активных элементов электротехнических уст­ройств. Если R₀ ⁼ 0 и электродвижущая сила (ЭДС) Е = const, то источник называется идеальным. Внутреннее сопротивление источника тока R _вн во много раз больше сопротивления нагрузки. Аккумуляторная батарея по сво­им параметрам близка к идеальному источнику ЭДС.

Направленное движение электрических зарядов называется электрическим током. Направлением тока условились считать направ­ление движения положительных зарядов. Поэтому на­правление тока в металлах противоположно направ­лению движения электронов. Для возникновения тока необходимо наличие электрической цепи. Основными частями простой элек­трической цепи являются источник электрической энергии е, приемник электроэнергии R и соединитель­ные провода (рис. 2.1). Для замыкания и размыка­ния цепи служит выключатель того или иного вида К.

К группе пассивных элементов относятся: активное сопротивление R, индуктивность L и емкость С.

Для поддержания электрического тока требуется обеспечивать разделение носителей отрицательных и положительных зарядов, что и происходит в источниках. Когда источник подключен к цепи, возникает направленное движение зарядов под действием сил притяжения разноименных и отталкивания одноименных зарядов, т.е. электрический ток.

Ток, неизменный во времени, называют постоянным. Обозначаемый символом I, он выражается количеством заряда Q, который пересекает сечение проводника за единицу времени t (1 секунду)(2.1):

 

I = Q / t 2.1

 

Изображение электрической цепи с помощью условных обозначений называют электрической схемой соединений (рис. 2.1).

 

 

Рис.2.1

 

Вне источника положительные носители заряда движутся от его положительного зажима (полюса) к отрицательному зажиму (полюсу). Направление движения отрицательных зарядов противоположно движению положительных зарядов. В качестве условного положительного направления тока принимается направление движения положительных зарядов. Это направление показывают на схеме стрелкой.

В электротехнических устройствах одновременно протекают три энергетических процесса:

1. В активном сопротивлении в соответствии с законом Джоуля - Ленца происходит преобразование электриче­ской энергии в тепло. Мощность активного сопротивления всегда положительна.

Термин «сопротивление» применяется для условного обозначения элемента электрической цепи и для количественной оценки величины R.Сопротивление измеряется в Омах (Ом). Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью и измеряется в сименсах (См). Величина R любого приемника, строго говоря, не остается постоянной при протекании по нему тока, так как сопротивление зависит от температуры.

Для практических расчетов в электрических цепях величину R можно принимать постоянной. В этом случае зависимость напряжения на сопротивлении R от силы тока (вольтамперная характеристика) будет называться линей­ной.

2. Индуктивный элемент - это элемент, в котором энергия электрического поля преобразуется в энергию магнитного поля.

3. Накопление энергии происходит в электрическом поле конденсатора.

Для количественного описания электрического тока используются две основные величины: сила тока и плотность тока. Единицей силы тока служит Ампер (А). Плотность тока измеряется в амперах на квад­ратный метр (А/м²).

Те или иные соединения элементов называются электрической цепью, а графическое изображение цепи - электрической схемой.

Электрическая схема показывает, как осуществля­ется соединение элементов рассматриваемой цепи. В элек­трической схеме соединения элементов образуют ветви, узлы, контуры.

Участок электрической цепи, по которому прохо­дит ток одного и того же значения и направления, называ­ется ветвью. Замкнутая электрическая цепь, образованная одной или несколькими ветвями, называется контуром, а место соединения трех или более ветвей - узлом. На схеме узел изображается точкой. Графическое изображение цепи называется электрической схемой.

Электрические цепи классифицируются: по роду тока (постоянный и переменный); по характеру элементов (линейные и нелинейные); по схемам соединения (простые и сложные).

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: