Электричество. Электрические цепи презентация

Измерение силы тока и напряжения. Амперметр. Вольтметр. Расчет шунтов и добавочных сопротивлений. Источники тока. Электродвижущая сила источника тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи и замкнутой (полной) цепи. Соединение источников. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.

соединительных проводов; необязательно: измерительных приборов и приборов управления.
На практике любая цепь состоит из совокупности различных проводников с различными сопротивлениями, каким- либо образом соединенных между собой.

Узел
Узлом цепи называется место, в котором встречается 3 и более проводников.

Ветвь
Ветвью называется неразветвленная часть цепи между 2 узлами.

Контур
Контуром называется любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям электрической цепи (от узла до этого же узла).

1) Последовательное соединение проводников
Последовательным называется такое соединение проводников, когда каждый соединяется с одним предыдущим и одним последующим проводником (разветвлений нет).

Напряжение на всех проводниках разное – пропорциональное их сопротивлениям.
3) Напряжение на всем проводнике равно сумме напряжений на его последовательно соединенных частях.
При последовательном соединении полное сопротивление цепи есть сумма сопротивлений всех ее проводников.

их концов образуют один узел, другие – другой.
1) Напряжение во всех ветвях одинаково (= разности потенциалов точек А и B).
2) Токи разделяются на неравные части, прямо пропорциональные электропроводностям ветвей (или обратно пропорциональные их сопротивлениям).
3) Сила тока в неразветвленной цепи равна сумме сил токов во всех ветвях.
При параллельном соединении проводников складываются их проводимости.

последовательно с проводником.

Но!! Амперметр сам имеет собственное сопротивление Rпр, в результате общее сопротивление цепи возрастет и значение измеренного тока окажется заниженным. Сопротивление амперметра должно быть очень мало.

Шунтирование амперметра
Пусть имеется проводник, в котором течет ток 50 А. И есть прибор, измеряющий ток только до 5 А. В этом случае параллельно амперметру включают маленькое сопротивление

Прибор покажет 5 А. Но показания нужно будет умножить на 10. Любой тестер имеет внутри набор шунтов, различающихся в десятки раз по сопротивлению, чтобы можно было измерять токи в соответствующем диапазоне величин.

этому проводнику.

Но!! В вольтметр ответвляется часть тока, поэтому ток проводника и напряжение на нем окажутся заниженными. Сопротивление вольтметра должно быть очень велико.

Добавочное сопротивление вольтметра
Пусть имеется проводник, напряжение в котором 500 В. И есть прибор, измеряющий напряжение только до 50 В. В этом случае последовательно вольтметру включают значительное добавочное сопротивление.

Прибор покажет 50 В. Но показания нужно будет умножить на 10. Любой тестер имеет внутри набор добавочных сопротивлений, различающихся в десятки раз, чтобы можно было измерять напряжение в соответствующем диапазоне.

электрической) природы, составляющее вместе с проводником замкнутую цепь, по которой оно возвращает носители заряда в исходное положение. Силы (не электрические), действующие внутри источника, называются сторонними.
1) Одни лишь электрические силы, действующие на заряженные частицы, не способны поддерживать постоянный ток в цепи.
2) Сторонние силы – любые другие силы, действующие на заряженные частицы, за исключением электростатических.

Гальванические элементы
Источники (генераторы) тока, использующие энергию протекающих в них химических реакций, называются гальваническими элементами.
Первое наблюдение электрического тока –
отрезанная лягушачья лапка, подвешенная на
медном крюке к железным перилам, дергалась и сокращалась всякий раз, когда прикасалась к
железу.

Луиджи Гальвани 1737-1798

у которого потенциал выше, называется положительным (анодом), другой – отрицательным (катодом).

Александро Вольта 1745-1827

Существует множество различных типов гальванических элементов: марганцево-цинковый, марганцево-оловянный, марганцево-магниевый, свинцово-цинковый, свинцово- кадмиевый, свинцово-хлорный, хром-цинковый, ртутно- оловянный, ртутно-цинковый, ртутно-кадмиевый и т.д.

совершаемая при перемещении единичного заряда от одного его полюса к другому (от минуса к плюсу).

Участок цепи, на котором не действуют ЭДС, называется однородным, действуют – неоднородным.

Отличие: Сторонние силы не являются потенциальными, т.е. их работа зависит от формы траектории и поэтому не может быть выражена через разность потенциалов.

Сопротивление самого источника ЭДС (его электродов и, главное, раствора электролита) называется его внутренним сопротивлением.

равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению (сумме сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи).

Напряжение на зажимах работающего источника величина не постоянная. Она зависит от тока, текущего по цепи, т.е. от сопротивления нагрузки.
И только в одном предельном случае разомкнутой цепи, когда ток равен нулю, напряжение на зажимах источника равно его ЭДС.

Короткое замыкание

В режиме короткого замыкания электрическое поле внутри источника исчезает.

с источником ЭДС равна алгебраической сумме напряжения на зажимах участка цепи и ЭДС участка, деленной на полное сопротивление.

Батарея источников тока
Группа соединенных вместе источников называется батареей.

Последовательное соединение источников тока
При последовательном соединении ЭДС батареи равна сумме ЭДС отдельных источников.

Если при обходе цепи переходят от отрицательного полюса к положительному, то ЭДС берется со знаком плюс, если наоборот, то со знаком минус.

Внутреннее сопротивление батареи из последовательно соединенных источников равняется сумме внутренних сопротивлений отдельных источников.

соединении одни полюса источников соединяют в один узел, другие – в другой.
Параллельно соединяют только источники с одинаковой ЭДС !
ЭДС батареи такая же, как и ЭДС источников.
А вот внутреннее сопротивление меньше:

нулю.
Токам, текущим к узлу, приписывается один знак (+), текущим от узла – другой (–).

1) R >> r

2) R << r

Сильно разветвленные электрические цепи
Это цепи, состоящие из нескольких контуров.

Густав Роберт Кирхгоф 1824-1887

Правила Кирхгофа
Перед применением правил Кирхгофа на участках цепи произвольным образом выбираются направления токов.

N узлов дает (N –1) независимых уравнений!

сумма падений напряжений в любом замкнутом контуре равна алгебраической сумме ЭДС, включенных в этот контур.
При этом предварительно выбирается определенное направление обхода контура (например, по часовой стрелке), а токам и ЭДС приписываются знаки в соответствии с направлением обхода.

Произведение тока, текущего по участку цепи, на сопротивление этого участка, принято называть падением напряжения на участке цепи.

Если при обходе цепи переходят от отрицательного полюса к положительному, то ЭДС берется со знаком плюс, если наоборот, то со знаком минус.

Число независимых уравнений, составленных по 1 и 2 правилам Кирхгофа, равно числу токов, текущих на разных участках цепи.