Xiaomi Redmi Note 4X

Основные понятия и законы электрических цепей. Вопрос-ответ.

Вопрос 1. Определите понятие «электрическая цепь», «электрическая схема», «узел», «ветвь», «источники тока», «источник ЭДС».
Ответ. Электрическая цепь — это совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока. Устройствами, образующими электрическую цепь, являются источники электромагнитной энергии — генераторы, потребители электромагнитной энергии — приемники и системы передачи энергии.
Электрическая схема — это графическое изображение электрической цепи. Схема показывает последовательность соединения двухполюсников, составляющих электрическую цепь.
Ветвь — это весь участок электрической цепи, вдоль которого ток имеет одно и то же значение. Узел — это место соединения трех и более ветвей. Узел электрической цепи на схеме отмечается жирной точкой.
Источник тока — это генератор, создающий ток, не зависимый от сопротивления нагрузки.
Источник напряжения (ЭДС) — это генератор с внутренним сопротивлением равным нулю.

Вопрос 2. Что понимается под ВАХ?
Ответ. График, изображающий зависимость напряжения на двухполюснике от тока через двухполюсник, называется вольтамперной характеристикой (ВАХ) этого двухполюсника.
Рисунок ВАХ пассивных двухполюсников
Рис. 1. Вольт-амперные характеристики.
Кривая а представляет собой ВАХ такого двухполюсника, сопротивление которого не зависит ни от тока через двухполюсник, ни от напряжения на нем, его ВАХ будет представлять собой прямую линию, проходящую через нуль, такие двухполюсники называются линейными.
Кривая б представляет собой ВАХ такого двухполюсника, сопротивление которого возрастает с увеличением тока. Примером такого двухполюсника может служить лампочка накаливания с вольфрамовой нитью. Удельное сопротивление вольфрама растет с увеличением температуры, и, следовательно, с ростом тока через нить накаливания.
Кривая в изображает ВАХ газоразрядного прибора. Согласно этой ВАХ сопротивление прибора с увеличением тока должно падать.
Характеристики б, е, и г принадлежат сопротивлениям, не подчиняющимся закону Ома.
Лампа накаливания и газоразрядный прибор являются нелинейными сопротивлениями.

Вопрос 3. Нарисуйте ВАХ реального источника, источника ЭДС, источника тока, линейного сопротивления.
Ответ.
Рисунок ВАХ реального источника, источника ЭДС, источника тока, линейного сопротивления
Рис. 2. ВАХ: а — реального источника ЭДС; б — идеального источника ЭДС; в — идеального источника тока; г — линейного сопротивления.

Вопрос 4. Сформулируйте закон Ома для участка цепи с ЭДС, первый и второй законы Кирхгофа. Запишите в буквенном виде, сколько уравнений следует составлять по первому и второму законам Кирхгофа?
Ответ. Закон Ома: при неизменном сопротивлении проводника напряжение на нем пропорционально току в проводнике. Математическое выражение этого закона Ома имеет вид: I=U/R;~ U=I*R.
Первый закон Кирхгофа. Первый закон определяет баланс токов в узлах электрической цепи: алгебраическая сумма токов в ветвях, связанных общим узлом электрической цепи, равна нулю; или сумма токов, уходящих от узла электрической цепи, равна сумме токов, приходящих к этому узлу.
Уходящие токи будем считать положительными, приходящие — отрицательными.
Математическое выражение первого закона Кирхгофа имеет вид:
i_1+i_2+i_3+...+i_n=0 или sum{k=1}{n}{i_k}=0,
где k — номера ветвей, связанных данным узлом.
Второй закон Кирхгофа. Второй закон Кирхгофа устанавливает баланс напряжений в контурах электрической цепи: во всяком контуре электрической цепи алгебраическая сумма напряжений на
отдельных элементах контура равна нулю. Математическое выражение закона или второе уравнение Кирхгофа имеет вид:
u_1+u_2+u_3+...+u_n=0 или sum{k=1}{n}{u_k}=0,
где k — индексы всех активных и пассивных элементов контура, включая и внутренние сопротивления генераторов;
u_k — напряжения на этих элементах.
Второе уравнение Кирхгофа можно записать так: sum{k=1}{n}{u_k}=sum{n=1}{m}{e_n}, где n — число пассивных элементов; m — число источников напряжений.
Читается это уравнение так: во всяком контуре электрической цепи алгебраическая сумма падений напряжения равна алгеб­раической сумме э.д.с., действующих в этом контуре.
Формулы и примеры решения задач по ТОЭ здесь.

Вопрос 5. В чем отличие напряжения от падения напряжения?
Ответ. Напряжение (для генератора) — это разность потенциалов между зажимами работающего генератора.
Падение напряжения (в генераторе) — это разность между э.д.с. и напряжением на его зажимах, создаваемая током в сопротивлениях токоведущих элементов самого генератора.
Напряжение (в линии) — это разность потенциалов между проводами.
Падение напряжения (в линии) — это разность потенциалов вдоль проводов, возникающая при токе в линии благодаря сопротивлению самих проводов линии.
Напряжение и падение напряжения (на приемнике) — это одна и та же разность потенциалов между его зажимами.

Вопрос 6. Какие вам известны проявления магнитного поля?
Ответ. Энергия магнитного поля накапливается в индуктивности.

Вопрос 7. Дайте определение L.
Ответ. Коэффициент пропорциональности, равный L=psi/i называется статической индуктивностью катушки. Потокосцепление катушки: psi=w*Phi — произведение числа витков катушки на значение магнитного потока.
Динамическая индуктивность катушки определяется по формуле: LД={d{psi}}/{dl}. Если катушка линейная, то динамическая индуктивность катушки не отличается от ее статической индуктивности и называется просто — индуктивность.

Вопрос 8. Какие вам известны проявления электрического поля?
Ответ. Энергия электрического поля накапливается в емкости.

Вопрос 9. Дайте определение С.
Ответ. Емкость (С) между двумя проводниками — это абсолютное значение отношения электрического заряда одного проводника к разности потенциалов между проводниками при условии, что эти проводники имеют равные по величине, но противоположные по знаку заряды. Единицей емкости является фарада (Ф).
Емкость — это идеальный конденсатор, не обладающий ни индуктивностью, ни сопротивлением.

Вопрос 10. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.
Ответ. Закон Джоуля—Ленца: работа, совершаемая током i в сопротивлении r за время t, определяется выражением: W=i^2*r*t или W=u*i*t, где u — напряжение на сопротивлении r, равное u=i*r.

Источник: Никольский О.К., Куликова Л.В., Семичевский П.И., Германенко В.С. Теоретические основы электротехники: В 2-х т. Учебное пособие для вузов.