מעגלים חשמליים, אלמנטים של מעגלים חשמליים. סמלים של רכיבי מעגל חשמלי

מכשירי חשמל חשובים מאוד בחייםאדם מתורבת מודרני. אבל עבור עבודתם, יש צורך לעמוד במספר דרישות. במסגרת המאמר נשקול היטב מעגלים חשמליים, אלמנטים של מעגלים חשמליים וכיצד הם פועלים.

מה צריך כדי שמכשיר חשמלי יעבוד?

יש ליצור מעגל חשמלי כדי שהוא יפעל. המשימה שלו היא להעביר אנרגיה למכשיר ולספק את מצב הפעולה הנדרש. מה נקרא מעגל חשמלי?

זהו ייעוד של קבוצה של אובייקטים והתקנים,המהווים את נתיב התנועה של הזרם. במקרה זה, ניתן לתאר תהליכים אלקטרומגנטיים תוך שימוש בידע על זרם חשמלי, כמו גם אלה שמציעים כוח ומתח חשמליים. ראוי לציין כי אם מדברים על מושג כזה כמרכיב של מעגל חשמלי, ההתנגדות במקרה זה תמלא תפקיד משמעותי למדי.

ניואנסים של סימון גרפי

כדי להקל על הניתוח והחישובמעגל חשמלי, הוא מתואר בצורה של דיאגרמה. הוא מכיל את הסמלים של האלמנטים, כמו גם שיטות מהחיבור. באופן כללי, מה מהווה מעגל חשמלי בצורת מעגל מובן היטב על ידי התמונות המשמשות במאמר. מעת לעת אתה יכול למצוא ציורים עם תוכניות אחרות. למה זה כל כך? הייעודים של מרכיבי המעגל החשמלי של המעגלים שנוצרו בשטח חבר העמים ומדינות אחרות הם מעט שונים. זאת בשל שימוש במערכות סימון גרפי שונות.

ניתן לסווג את המרכיבים העיקריים של מעגל חשמלי, בהתאם לתכנון ולתפקיד במעגלים, למערכות שונות. שלושה מהם ייבחנו במסגרת המאמר.

סוגי אלמנטים

ניתן לחלק אותם באופן מותנה לשלוש קבוצות:

1. ספקי כוח.תכונה של סוג זה של יסודות היא שהם יכולים להמיר סוג כלשהו של אנרגיה (לרוב כימית) לאנרגיה חשמלית. ישנם שני סוגים של מקורות: ראשוני, כאשר סוג אחר הופך לאנרגיה חשמלית, ומשני, אשר בכניסה וביציאה יש אנרגיה חשמלית (כדוגמה, מכשיר מיישר).
2. צרכני אנרגיה. הם ממירים זרם חשמלי למשהו אחר (תאורה, חום).
3. אלמנטים עזר.זה כולל רכיבים שונים, שבלעדיהם לא יעבוד מעגל אמיתי, כגון: ציוד מיתוג, חיבור חוטים, מכשירי מדידה וכו', דומים במטרתם.

כל האלמנטים מכוסים בתהליך אלקטרומגנטי אחד.

איך לפרש תמונות בפועל?

לחשב ולנתח אמיתימעגלים חשמליים משתמשים ברכיב גרפי בצורה של דיאגרמה. בו, האלמנטים הממוקמים מתוארים באמצעות אגדה. אבל יש לזה מוזרויות משלו: לדוגמה, אלמנטים עזר בדרך כלל אינם מצוינים בתרשימים. כמו כן, אם ההתנגדות של חוטי החיבור היא הרבה פחות מזו של הרכיבים, אז זה לא מצוין ולא נלקח בחשבון. ספק הכוח מכונה EMF. אם יש צורך לחתום על כל אלמנט, מצוין שיש לו התנגדות פנימית r0. אבל צרכנים אמיתיים מחליפים את הפרמטרים שלהם R1, R2, R3,..., Rn. הודות לפרמטר זה, נלקחת בחשבון יכולתו של אלמנט מעגל להמיר (באופן בלתי הפיך) חשמל לסוגים אחרים.

אלמנטים של דיאגרמת המעגל החשמלי

סמלים של רכיבי מעגל חשמלילא ניתן להציג אותם בגרסת הטקסט, ולכן הם מוצגים בתמונה. אבל עדיין צריך להיות חלק תיאורי. אז, יש לציין כי מרכיבי המעגל החשמלי מחולקים לפסיביים ופעילים. הראשונים כוללים, למשל, חוטי חיבור ומקלטי חשמל.

האלמנט הפסיבי של המעגל החשמלי שונההעובדה שניתן להזניח את נוכחותו בתנאים מסוימים. מה לא ניתן לומר על האנטיפוד שלו. אלמנטים פעילים כוללים את אלה שבהם נגרמת EMF (מקורות, מנועים חשמליים, סוללות, מתי הם טעונים וכן הלאה). חשובים בהקשר זה הם חלקים מיוחדים של מעגלים שיש להם התנגדות, אשר מאופיינת בתלות זרם-מתח, שכן הם משפיעים הדדית זה על זה. כאשר ההתנגדות קבועה ללא קשר למחוון הזרם או המתח, אז התלות הזו נראית כמו קטע ישר. הם נקראים אלמנטים ליניאריים של מעגל חשמלי. אבל ברוב המקרים, גם זרם וגם מתח משפיעים על ערך ההתנגדות. אחרון חביב, זה נובע מפרמטר הטמפרטורה. אז, כאשר האלמנט מתחמם, אז ההתנגדות מתחילה לעלות. אם פרמטר זה תלוי מאוד, אז מאפיין המתח הזרם אינו זהה בשום נקודה בגרף המנטלי. לכן, האלמנט נקרא לא ליניארי.

כפי שאתה יכול לראות, אגדת הפריטמעגלים חשמליים קיימים שונים ובמספרים גדולים. לכן, בקושי תוכל לזכור אותם מיד. התמונות הסכמטיות המוצגות במאמר זה יעזרו בכך.

באילו מצבים פועל המעגל החשמלי?

כאשר מספר שונה של צרכנים מחוברים למקור החשמל, אז ערכי הזרמים, ההספקים והמתחים משתנים בהתאם.

ואופן הפעולה של המעגל תלוי בזה, כמו גםאלמנטים הכלולים בו. העיצוב המשמש בפועל יכול להיות מיוצג כרשת דו-טרמינלית אקטיבית ופסיבית. זה השם של המעגלים שמחוברים לחלק החיצוני (ביחס אליו) באמצעות שני מובילים, שכפי שאפשר לנחש, יש להם קטבים שונים. המוזרות של רשת דו-טרמינלית אקטיבית ופסיבית היא כדלקמן: בראשון יש מקור אנרגיה חשמלית, ובשני הוא נעדר. בפועל, מעגלים שווים נמצאים בשימוש נרחב במהלך פעולתם של אלמנטים אקטיביים ופסיביים. מה יהיה מצב הפעולה נקבע על ידי הפרמטרים של האחרון (שינויים עקב תיקונם). עכשיו בואו נסתכל מה הם.

מצב אידיאלי

זה מרמז על ניתוק העומס מהמקורספק כוח באמצעות מפתח מיוחד. הזרם במקרה זה הופך לאפס. המתח משתווה בנקודות המסופים לרמת ה-EMF. אלמנטים של דיאגרמת המעגל אינם משמשים במקרה זה.

מצב קצר חשמלי

בתנאים כאלה, מפתח המעגל סגור, וההתנגדות היא אפס. אז המתח במסופים הוא גם = 0.

אם אתה משתמש בשני המצבים שכבר היונחשב, אז ניתן להשתמש בתוצאות שלהם כדי לקבוע את הפרמטרים של רשת שתי היציאות הפעילה. אם הזרם משתנה בגבולות מסוימים (התלויים בחלק), אז הגבול התחתון הוא תמיד אפס, ורכיב זה מתחיל לתת אנרגיה למעגל החיצוני. אם המחוון הוא פחות מאפס, אז זה יהיה זה שייתן אנרגיה. כמו כן, יש צורך לקחת בחשבון שאם המתח נמוך מאפס, אז זה אומר שהנגדים של רשת שתי היציאות הפעילה צורכים את האנרגיה של המקורות איתם יש חיבור הודות למעגל, כמו גם העתודות של המכשיר עצמו.

מצב נומינלי

זה נדרש לספק טכניפרמטרים הן של השרשרת כולה והן של אלמנטים בודדים. במצב זה, האינדיקטורים קרובים לאותם ערכים המצוינים על החלק עצמו, בספרות עיון או בתיעוד טכני. יש לזכור שלכל מכשיר יש פרמטרים משלו. אבל שלושה אינדיקטורים עיקריים ניתן למצוא כמעט תמיד - אלה הם זרם מדורג, הספק ומתח, לכל המעגלים החשמליים יש אותם. אלמנטים של מעגלים חשמליים גם כולם, ללא יוצא מן הכלל, יש אותם.

מצב מוסכם

הוא משמש כדי למקסם את העברת הכוח הפעיל שעובר מאספקת החשמל לאנרגיה הנצרכת. במקרה זה, יהיה שימושי לחשב את פרמטר השירות.

כאשר עובדים עם מצב זה, עליכם להיזהר ולהיות מוכנים שחלק מהמעגל ייכשל (אם לא תעבדו את ההיבטים התיאורטיים מראש).

אלמנטים בסיסיים במהלך חישובים עבור מעגלים חשמליים

הם משמשים במבנים מורכבים כדי לבדוק מה יעבוד וכיצד:

1. ענף. זהו שם הקטע של המעגל שבו נמצא אותו ערך של זרם. ניתן להשלים את הסניף מאלמנט אחד/כמה, המחוברים בסדרה.
2. צוֹמֶת. מקום בו מתחברים לפחות שלושה סניפים. אם הם מחוברים לזוג צמתים אחד, אז הם נקראים מקבילים.
3. מעגל חשמלי. כל שביל סגור שעובר לאורך כמה ענפים נקרא בצורה דומה.

אלה החטיבות שיש להן מעגלים חשמליים. אלמנטים של מעגלים חשמליים בכל המקרים, למעט ענף, נמצאים בהכרח בסט.

כיוונים חיוביים מותנים

יש להגדיר אותם על מנת לנסח נכון את המשוואות המתארות את התהליכים המתרחשים. הכיוון חשוב עבור זרמים, EMF של ספקי כוח, כמו גם מתחים.

תכונות של ציור סימוני תוכניות:

1. עבור מקורות EMF, הם מצוינים באופן שרירותי. אבל צריך לזכור שהקוטב שאליו מכוון החץ הוא בעל פוטנציאל גבוה יותר מהשני.
2. עבור זרמים שעובדים עם מקורות EMF, הם חייבים לחפף איתם. בכל שאר המקרים, הכיוון הוא שרירותי.
3. עבור מתחים - חופף לזרם.

סוגי מעגלים חשמליים

איך מבדילים ביניהם?אם הפרמטרים של אלמנט אינם תלויים בזרם שזורם בו, אז הוא נקרא ליניארי. דוגמה לכך היא תנור חשמלי. לאלמנטים לא ליניאריים של המעגל החשמלי יש התנגדות שגדלה עם הגדלת המתח, המסופקת למנורה.

חוקים שיהיה צורך בעבודה עם מעגלי DC

ניתוח וחישוב יהיו הרבה יותר יעילים אם תשתמש בחוק של אוהם, כמו גם בחוק הראשון והשני של קירכהוף, בו-זמנית.

בעזרתם, אתה יכול ליצור מערכת יחסים ביניהםאותם ערכים שיש להם זרמים, מתחים, EAF בכל המעגל החשמלי או בקטעים בודדים שלו. וכל זה מבוסס על הפרמטרים של האלמנטים שהם כוללים.

חוק אוהם לקטע בשרשרת

עבורנו, עוצמת הזרם (I), המתח (U) והתנגדות (R). חוק זה בא לידי ביטוי בנוסחה הבאה: I = U / R. בעת חישוב מעגלים חשמליים, לפעמים נוח יותר להשתמש בהדדיות: R = I / U.

החוק של אוהם על שרשרת שלמה

זה מגדיר את ההתמכרותנוצר בין ה-EMF (E) של מקור הכוח, שההתנגדות הפנימית שלו שווה ל-r, הנוכחי והערך המקביל הכולל R. הנוסחה נראית כמו I = E / (r + R). רשת מורכבת כוללת לרוב מספר סניפים. הם עשויים לכלול ספקי כוח אחרים. ואז זה נהיה בעייתי להשתמש בחוק של אוהם כדי לתאר את התהליך במלואו.

החוק הראשון של קירכהוף

לכל צומת של המעגל החשמלי יש סכום אלגברי של זרמים, השווה לאפס.

הזרמים שעוברים לצומת, במקרה זהנלקחים עם סימן פלוס. אלו שמכוונים ממנו - עם מינוס. חשיבותו של חוק זה נעוצה בעובדה שהוא קובע קשר בין הזרמים הנמצאים בצמתים שונים.

החוק השני של קירכהוף

הסכום האלגברי של EMF בכל לולאה סגורה שנבחרה שווה למספר המסוכם של נפילות המתח בכל חלקיו. האם זה תמיד כך? לא.

אם מקורות מתח נכללו במעגל החשמלי, מחוון זה יהיה אפס. כאשר כותבים משוואה לפי חוק זה, יש צורך:

1. בחר את הכיוון שלאורכו יעבור קו המתאר.
2. הגדר ערכים חיוביים עבור זרמים, EMF ומתחים.

מסקנה

אז, בדקנו מעגלים חשמליים, אלמנטיםמעגלים חשמליים ותכונות מעשיות של אינטראקציה איתם. למרות העובדה שהנושא מניח הסבר באמצעות טרמינולוגיה פשוטה, בשל נפחו, הוא די קשה להבנה. אבל, לאחר שהבנת את זה, אתה יכול להבין את התהליכים המתרחשים במעגל החשמלי ואת מטרת האלמנטים שלו.