Mạch điện và các phần tử của nó

Trong mạch điện phải có nguồn chuyển động của các hạt mang điện, nguồn chuyển động đó gọi là dòng điện. Nói cách khác, dòng điện phải có mầm bệnh riêng của nó. Một bộ kích thích dòng điện như vậy, được gọi là nguồn (máy phát điện), là một phần không thể thiếu của mạch điện.

Dòng điện có thể gây ra nhiều tác dụng trong tự nhiên—ví dụ, nó làm cho bóng đèn nóng sáng phát sáng, truyền động các thiết bị sưởi ấm và động cơ điện. Tất cả các thiết bị và thiết bị này được gọi là máy thu dòng điện. Vì dòng điện chạy qua chúng, nghĩa là chúng được bao gồm trong mạch điện, máy thu cũng là phần tử của mạch.

Dòng điện yêu cầu phải có một kết nối giữa nguồn và phần chìm, được thực hiện bằng dây dẫn điện, là thành phần quan trọng thứ ba của mạch điện.

Mạch điện — một bộ thiết bị được thiết kế để cho dòng điện chạy qua. Mạch được hình thành bởi các nguồn năng lượng (máy phát điện), người tiêu dùng năng lượng (tải), hệ thống truyền năng lượng (dây dẫn).

Mạch điện là một tập hợp các thiết bị và đối tượng tạo thành đường dẫn cho điện, các quá trình điện từ có thể được mô tả bằng cách sử dụng khái niệm lực điện động, dòng điện và điện áp.

Việc lắp đặt điện đơn giản nhất bao gồm một nguồn (tế bào điện, pin, máy phát điện, v.v.), người tiêu dùng hoặc máy thu năng lượng điện (đèn sợi đốt, lò sưởi điện, động cơ điện, v.v.) và dây nối nối các cực của nguồn điện áp với các cực của người tiêu dùng. Những cái này. mạch điện - một tập hợp các nguồn năng lượng điện được kết nối với nhau, máy thu và dây dẫn kết nối chúng (đường truyền).

Quả sung. 1. Sơ đồ điện

Mạch điện được chia thành các phần bên trong và bên ngoài. Bản thân nguồn năng lượng điện thuộc về phần bên trong của mạch điện. Phần bên ngoài của mạch bao gồm dây kết nối, người tiêu dùng, công tắc dao, công tắc, đồng hồ đo điện, tức là mọi thứ được kết nối với các cực của nguồn năng lượng điện.

Dòng điện chỉ chạy được trong mạch điện kín. Đứt mạch ở điểm nào thì dòng điện dừng lại.

Dưới Mạch điện có dòng điện một chiều trong kỹ thuật điện, chúng có nghĩa là các mạch trong đó dòng điện không thay đổi hướng, nghĩa là cực tính của các nguồn EMF, trong đó nó không đổi.

Dưới phần Mạch điện dùng cho dòng điện xoay chiều nghĩa là mạch trong đó dòng điện chạy qua thay đổi theo thời gian (xem. Dòng điện xoay chiều). 

Các nguồn năng lượng cho mạch là tế bào điện, ắc quy điện, máy phát điện cơ, máy phát nhiệt điện, tế bào quang điện, v.v. Trong công nghệ hiện đại, máy phát điện chủ yếu được sử dụng làm nguồn năng lượng. Tất cả các bộ nguồn đều có điện trở trong giá trị của nó nhỏ so với điện trở của các phần tử khác của mạch điện.

Máy thu DC là động cơ điện chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học, thiết bị sưởi ấm và chiếu sáng, nhà máy điện phân, v.v.

Là thiết bị phụ trợ, mạch điện bao gồm các thiết bị bật và tắt (ví dụ: công tắc), dụng cụ đo đại lượng điện (ví dụ: ampe kế và vôn kế), thiết bị bảo vệ (ví dụ: cầu chì).

Tất cả các máy thu điện được đặc trưng bởi các thông số điện, những thông số chính là điện áp và công suất. Đối với hoạt động bình thường của máy thu điện, cần phải duy trì Điện áp định mức. 

Các yếu tố của mạch điện được chia thành chủ động và thụ động. CÓ các phần tử tích cực của mạch điện bao gồm các phần tử trong đó EMF được tạo ra (nguồn EMF, động cơ điện, pin trong khi sạc, v.v.). CÓ các phần tử thụ động bao gồm máy thu điện và dây kết nối.

Các mạch được sử dụng để đại diện quy ước các mạch điện. Trên các sơ đồ này, nguồn, máy thu, dây dẫn và tất cả các thiết bị và phần tử khác của mạch điện được biểu thị bằng các ký hiệu thông thường (ký hiệu đồ họa) được thực hiện theo một cách nhất định.

Theo GOST 18311-80:

Mạch cung cấp điện - một mạch điện chứa các phần tử có mục đích chức năng là sản xuất hoặc truyền phần chính của năng lượng điện, phân phối, biến đổi nó thành một loại năng lượng khác hoặc thành năng lượng điện với các giá trị tham số khác.

Mạch phụ trợ của sản phẩm điện (thiết bị) — mạch điện cho các mục đích chức năng khác nhau, không phải là mạch điện công suất của sản phẩm điện (thiết bị).

Mạch điều khiển điện — mạch phụ trợ của sản phẩm điện (thiết bị), mục đích chức năng của nó là kích hoạt thiết bị điện và (hoặc) các sản phẩm hoặc thiết bị điện riêng lẻ hoặc thay đổi giá trị các tham số của chúng.

Mạch tín hiệu điện — một mạch phụ trợ của một sản phẩm điện (thiết bị), mục đích chức năng của nó là kích hoạt các thiết bị báo hiệu.

Mạch đo điện — một mạch phụ trợ của sản phẩm điện (thiết bị), mục đích chức năng của nó là đo và (hoặc) đăng ký các giá trị tham số và (hoặc) nhận thông tin về các phép đo của sản phẩm điện (thiết bị) hoặc điện. thiết bị.

Theo đặc điểm cấu trúc liên kết, các mạch điện được chia thành:

• cho đơn giản (một mạch), hai nút và phức tạp (đa chuỗi, nhiều nút, phẳng (phẳng) và thể tích);

• hai cực, với hai đầu ra bên ngoài (hai cực và đa cực, có nhiều hơn hai đầu ra bên ngoài (bốn cực, đa cực).

Nguồn và máy thu (người tiêu dùng) năng lượng theo quan điểm của lý thuyết mạch là lưỡng cực, vì hai cực mà chúng truyền hoặc nhận năng lượng là cần thiết và đủ cho hoạt động của chúng. Một hoặc một mạng hai đầu cuối khác được gọi là tích cực nếu nó chứa nguồn hoặc thụ động - nếu nó không chứa nguồn (tương ứng là các phần bên trái và bên phải của mạch).

Các thiết bị truyền điện từ nguồn đến máy thu là loại bốn cực vì chúng phải có ít nhất bốn kẹp để truyền điện từ máy phát điện đến tải. Thiết bị đơn giản nhất để truyền năng lượng là dây dẫn.

Mạng hai cực chủ động và thụ động trong mạch điện

Sơ đồ mạch tương đương tổng quát

Các phần tử của mạch điện có điện trở và được gọi là điện trở, được đặc trưng bởi cái gọi là đặc tính điện áp dòng điện - sự phụ thuộc của điện áp ở các cực của phần tử vào dòng điện trong nó hoặc sự phụ thuộc của dòng điện vào phần tử trên điện áp tại các cực của nó.

Nếu điện trở của một phần tử không đổi ở bất kỳ giá trị nào của dòng điện trong nó và bất kỳ giá trị nào của điện áp đặt vào nó, thì đặc tính điện áp dòng điện là một đường thẳng và phần tử như vậy được gọi là phần tử tuyến tính.

Nói chung, điện trở phụ thuộc vào cả dòng điện và điện áp… Một lý do cho điều này là sự thay đổi điện trở của dây dẫn khi dòng điện chạy qua nó do sự nóng lên của dây dẫn. Khi nhiệt độ tăng, điện trở của dây dẫn tăng. Nhưng vì trong nhiều trường hợp, sự phụ thuộc này là không đáng kể nên phần tử được coi là tuyến tính.

Là mạch điện mà điện trở của các tiết diện không phụ thuộc vào các giá trị và hướng hiện tại và hiệu điện thế trong mạch gọi là mạch điện tuyến tính... Một mạch điện như vậy chỉ bao gồm các phần tử tuyến tính và trạng thái của nó được mô tả bằng các phương trình đại số tuyến tính.

Nếu điện trở của một phần tử mạch phụ thuộc đáng kể vào dòng điện hoặc điện áp, thì đặc tính điện áp dòng điện là phi tuyến tính và phần tử đó được gọi là phần tử phi tuyến tính.

Một mạch điện có điện trở của ít nhất một trong các phần phụ thuộc vào giá trị hoặc hướng của dòng điện và điện áp trong phần này của mạch được gọi là mạch điện phi tuyến tính… Một mạch như vậy chứa ít nhất một phần tử phi tuyến.

Khi mô tả các tính chất của mạch điện, mối quan hệ được thiết lập giữa các giá trị của suất điện động (EMF), điện áp và dòng điện trong mạch với các giá trị của điện trở, độ tự cảm, điện dung và phương pháp cấu tạo mạch.

Khi phân tích các mạch điện, các tham số cấu trúc liên kết sau của mạch được sử dụng:

• nhánh - một phần của mạch điện mà dòng điện giống nhau chạy qua;
• nút - điểm nối của các nhánh của mạch điện. Thông thường, nơi kết nối hai nhánh không được gọi là nút, mà là một liên kết (hoặc nút có thể chuyển đổi) và một nút kết nối ít nhất ba nhánh;
• mạch — một loạt các nhánh của mạch điện tạo thành một đường dẫn khép kín, trong đó một trong các nút vừa là đầu vừa là cuối của đường dẫn và các nút khác chỉ gặp nhau một lần.

Băng giáo dục cũ. Một trong 7 phần của cuốn băng giáo dục "Kỹ thuật điện với những điều cơ bản về điện tử", phát hành năm 1973.từ nhà máy đồ dùng học tập:

Mạch điện và từ trường có dòng điện một chiều