Elektrický obvod a jeho prvky

V elektrickom obvode musí existovať zdroj pohybu elektricky nabitých častíc, ktorý sa nazýva elektrický prúd. Inými slovami, elektrický prúd musí mať svoj vlastný patogén. Takýto budič prúdu, nazývaný zdroj (generátor), je neoddeliteľnou súčasťou elektrického obvodu.

Elektrický prúd môže v prírode spôsobiť rôzne efekty – napríklad spôsobí rozsvietenie žiaroviek, poháňa vykurovacie zariadenia a elektromotory. Všetky tieto zariadenia a zariadenia sa nazývajú prijímače elektrického prúdu. Pretože cez ne preteká prúd, to znamená, že sú zahrnuté v elektrickom obvode, prijímače sú tiež prvkami obvodu.

Tok prúdu si vyžaduje spojenie medzi zdrojom a drezom, čo sa dosiahne pomocou elektrických vodičov, ktoré sú treťou dôležitou súčasťou elektrického obvodu.

Elektrický obvod — súbor zariadení určených na prechod elektrického prúdu. Okruh tvoria zdroje energie (generátory), spotrebiče energie (záťaže), systémy prenosu energie (drôty).

Elektrický obvod je súbor zariadení a predmetov, ktoré tvoria cestu pre elektriny, elektromagnetické procesy, ktoré možno opísať pomocou pojmu elektromotorická sila, prúd a napätie.

Najjednoduchšiu elektroinštaláciu tvorí zdroj (galvanický článok, batéria, generátor a pod.), spotrebiče resp prijímače elektrickej energie (žiarovky, elektrické ohrievače, elektromotory a pod.) a spojovacie vodiče spájajúce svorky zdroja napätia so svorkami spotrebiča. Títo. elektrický obvod — súbor vzájomne prepojených zdrojov elektrickej energie, prijímačov a vodičov, ktoré ich spájajú (prenosové vedenie).

Obr. 1. Elektrická schéma

Elektrický obvod je rozdelený na vnútornú a vonkajšiu časť. Samotný zdroj elektrickej energie patrí do vnútornej časti elektrického obvodu. Vonkajšia časť obvodu zahŕňa spojovacie vodiče, spotrebiče, nožové spínače, spínače, elektromery, teda všetko, čo je pripojené ku svorkám zdroja elektrickej energie.

Elektrický prúd môže prúdiť iba v uzavretom elektrickom obvode. Prerušenie obvodu v ktoromkoľvek bode spôsobí zastavenie elektrického prúdu.

Pod Elektrické obvody s jednosmerným prúdom v elektrotechnike znamenajú obvody, v ktorých prúd nemení svoj smer, teda polaritu zdrojov EMF, v ktorých je konštantný.

V časti Elektrické obvody pre striedavý prúd sa rozumejú obvody, v ktorých preteká prúd, ktorý sa mení s časom (porov. striedavý prúd). 

Zdrojom energie pre obvod sú galvanické články, elektrické akumulátory, elektromechanické generátory, termoelektrické generátory, fotočlánky atď. V moderných technológiách sa ako zdroje energie používajú hlavne elektrické generátory. Všetky napájacie zdroje majú vnútorný odpor ktorého hodnota je malá v porovnaní s odporom iných prvkov elektrického obvodu.

Jednosmerné prijímače sú elektromotory, ktoré premieňajú elektrickú energiu na mechanickú energiu, vykurovacie a osvetľovacie zariadenia, elektrolýzne zariadenia atď.

Ako pomocné zariadenie elektrický obvod zahŕňa zariadenia na zapínanie a vypínanie (napríklad spínače), nástroje na meranie elektrických veličín (napríklad ampérmetre a voltmetre), ochranné zariadenia (napríklad poistky).

Všetky elektrické prijímače sa vyznačujú elektrickými parametrami, z ktorých hlavné sú napätie a výkon. Pre normálnu prevádzku elektrického prijímača je potrebné udržiavať Menovité napätie. 

Prvky elektrického obvodu sú rozdelené na aktívne a pasívne. ÁNO medzi aktívne prvky elektrického obvodu patria tie, v ktorých sa indukuje EMF (EMF zdroje, elektromotory, batérie pri nabíjaní a pod.). Medzi pasívne prvky ÁNO patria elektrické prijímače a spojovacie vodiče.

Obvody sa používajú na konvenčné znázornenie elektrických obvodov. Na týchto schémach sú zdroje, prijímače, vodiče a všetky ostatné zariadenia a prvky elektrického obvodu označené pomocou konvenčných symbolov (grafických označení) vyrobených určitým spôsobom.

Podľa GOST 18311-80:

Napájací obvod - elektrický obvod obsahujúci prvky, ktorých funkčným účelom je výroba alebo prenos hlavnej časti elektrickej energie, jej distribúcia, premena na iný druh energie alebo na elektrickú energiu s inými hodnotami parametrov.

Pomocný obvod elektrického výrobku (prístroja) — elektrický obvod na rôzne funkčné účely, ktorý nie je napájacím elektrickým obvodom elektrického výrobku (prístroja).

Elektrický riadiaci obvod - pomocný obvod elektrického výrobku (zariadenia), ktorého funkčným účelom je aktivovať elektrické zariadenie a (alebo) jednotlivé elektrické výrobky alebo zariadenia alebo meniť hodnoty ich parametrov.

Elektrický signálny obvod — pomocný obvod elektrického výrobku (zariadenia), ktorého funkčným účelom je aktivovať signalizačné zariadenia.

Elektrický merací obvod — pomocný obvod elektrického výrobku (zariadenia), ktorého funkčným účelom je merať a (alebo) registrovať hodnoty parametrov a (alebo) prijímať informácie o meraniach elektrického výrobku (prístroja) alebo elektrického zariadení.

Podľa topologických charakteristík sa elektrické obvody delia na:

• pre jednoduché (jednookruhové), dvojuzlové a zložité (viacreťazcové, viacuzlové, ploché (ploché) a objemové);

• dvojpólový, s dvomi externými výstupmi (dvojpólový a viacpólový, obsahujúci viac ako dva externé výstupy (štvorpólový, viacpólový).

Zdroje a prijímače (spotrebitelia) energie z hľadiska teórie obvodov sú bipolárne, keďže na ich činnosť sú potrebné a postačujúce dva póly, ktorými energiu vysielajú alebo prijímajú. Jedna alebo druhá dvojkoncová sieť sa nazýva aktívna, ak obsahuje zdroj, alebo pasívna — ak neobsahuje zdroj (ľavá a pravá časť obvodu).

Zariadenia, ktoré prenášajú energiu zo zdrojov do prijímačov, sú štvorpólové, pretože musia mať aspoň štyri svorky na prenos energie z generátora do záťaže. Najjednoduchším zariadením na prenos energie sú drôty.

Aktívne a pasívne dvojkoncové siete v elektrickom obvode

Zovšeobecnená ekvivalentná schéma zapojenia

Prvky elektrického obvodu, ktoré majú elektrický odpor a nazývajú sa rezistory, sa vyznačujú takzvanou charakteristikou prúdového napätia - závislosť napätia na svorkách prvku od prúdu v ňom alebo závislosti prúdu v prvku. na napätí na jeho svorkách.

Ak je odpor prvku konštantný pri akejkoľvek hodnote prúdu v ňom a akejkoľvek hodnote napätia, ktoré sa naň aplikuje, potom charakteristika prúdového napätia je priamka a takýto prvok sa nazýva lineárny prvok.

Vo všeobecnosti odpor závisí od prúdu aj napätia... Jedným z dôvodov je zmena odporu drôtu, keď ním prechádza prúd v dôsledku jeho zahrievania. So zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje odpor vodiča. Ale keďže v mnohých prípadoch je táto závislosť nevýznamná, prvok sa považuje za lineárny.

Elektrický obvod, ktorého elektrický odpor sekcií nezávisí od hodnôt a aktuálne smery a napätia v obvode sa nazýva lineárny elektrický obvod... Takýto obvod pozostáva len z lineárnych prvkov a jeho stav je opísaný lineárnymi algebraickými rovnicami.

Ak odpor prvku obvodu výrazne závisí od prúdu alebo napätia, potom charakteristika prúdu a napätia je nelineárna a takýto prvok sa nazýva nelineárny prvok.

Elektrický obvod, ktorého elektrický odpor aspoň jednej z častí závisí od hodnôt alebo smerov prúdov a napätí v tejto časti obvodu, sa nazýva nelineárny elektrický obvod… Takýto obvod obsahuje aspoň jeden nelineárny prvok.

Pri popise vlastností elektrických obvodov sa stanovuje vzťah medzi hodnotami elektromotorickej sily (EMF), napätiami a prúdmi v obvode s hodnotami odporov, indukčností, kapacít a spôsobom konštrukcie obvodu.

Pri analýze elektrických obvodov sa používajú tieto topologické parametre obvodov:

• vetva - úsek elektrického obvodu, cez ktorý preteká rovnaký elektrický prúd;
• uzol - križovatka vetiev elektrického obvodu. Zvyčajne sa miesto, kde sú spojené dve vetvy, nenazýva uzol, ale prepojenie (alebo prepínateľný uzol) a uzol spája najmenej tri vetvy;
• obvod — séria vetiev elektrického obvodu tvoriaca uzavretú cestu, v ktorej jeden z uzlov je začiatkom aj koncom cesty a ostatné sa stretávajú iba raz.

Stará vzdelávacia páska. Jedna zo 7 častí starej vzdelávacej pásky „Elektrotechnika so základmi elektroniky“, ktorá vyšla v roku 1973.z továrne na školské potreby:

Elektrické a magnetické obvody s jednosmerným elektrickým prúdom