Проводники и резисторы

Электрические цепи постоянного тока.

В предыдущем разделе «электростатика» мы познакомились с конденсаторами. Теперь мы будем знакомиться с другими электротехническими деталями и устройствами.

Электротехническое устройство – это изделие, предназначенное для решения определённой функции распределения, контроля, преобразования и использования электрической энергии.

Источник электрической энергии преобразует в электрическую энергию, какой либо другой вид энергии: механическую, химическую, световую, тепловую, атомную и т.д.

Потребитель электрической энергии преобразует электрическую энергию в другой вид энергии: механическую, химическую, световую, тепловую и т.д.

Электрическая цепь соединяет источник электрической энергии и потребитель электрической энергии, как правило, с помощью металлических проводов.

Рис. 13 Электрическая цепь

Часто электрическая цепь состоит из нескольких ветвей.

Ветвь это последовательно (друг за другом) соединённые элементы цепи в которых электрический ток не разветвляется.

Последовательность ветвей, в которой электрический ток уходит с одного конца источника питания и приходит на другой конец этого же источника питания называется контуром. Контуры бывают замкнутые и разомкнутые.

Замкнутым контуром называется контур, имеющий в своём составе одну или несколько последовательно соединённых ветвей.

Разомкнутым контуром называется контур, имеющий в своём составе одну или несколько параллельно соединённых ветвей, в которых электрический ток сначала разветвляется, а потом вновь объединяется перед входом в источник питания.

Места соединения двух или более проводов называется узлом электрической цепи.

На рис.13 показана электрическая схема, которая содержит источник питания (GB - батарею), потребитель электрической энергии (лампа накаливания) и соединительные провода, которые на схеме изображены тонкими линиями. В этой схеме также включены амперметр, для измерения величины тока и вольтметр для измерения напряжения на лампочке. Если представить, что вольтметр идеальный и через него ток не течёт, то эта цепь будет представлять собой замкнутый контур. Если предположить что через вольтметр течет, хотя и очень маленький ток, то контур будет разомкнутый. Лампочка и вольтметр образуют две цепи, так как они имеют начала и концы и в них ток не разветвляется.

В точках А и Б соединяются провода от лампочки и вольтметра, эти точки называются узлами.

На схемах очень важно обозначать все узлы-точки соединения проводов и (или) деталей, иначе при сборке неправильно нарисованной схемы устройство в лучшем случае не будет работать, в худшем может привести к аварии или катастрофе.

При рассмотрении вопросов электротехники, а затем электроники и цифровой схемотехники, нам придётся обращаться к чертежам поясняющим принцип работы того или иного устройства. Они имеют следующие названия: блок-схема, функциональная схема, принципиальная схема, монтажная схема.

Блок-схема – схема, на которой блоки устройства изображаются прямоугольниками. Схема служит для пояснения принципа работы устройства на уровне его блоков.

Функциональная схема –схема, на которой наравне с блоками изображёнными прямоугольниками присутствуют части или элементы (радиодетали) схемы, необходимые для более точного пояснения работы устройства.

Принципиальная схема –схема, на которой показано, как должны быть соединены радиодетали между собой для обеспечения работоспособности устройства.

Монтажная схема –схема, на которой показано, как расположены и непосредственно соединены радиодетали (элементы схемы), как проходят жгуты проводов, как на шасси (плате) расположены крупные детали и узлы.

Все электротехнические устройства для своей работы используют электрический ток. Электрический ток бывает постоянным, переменным, пульсирующим и импульсным.

Начиная с этой лекции, мы будем изучать постоянный ток.

Как мы уже знаем, что в проводниках имеются свободные электроны, которые в обычном случае движутся хаотично. Но при приложении к проводнику электрического поля (например, подключении батареи) электроны приобретают направленное движение. Так как их заряд отрицательный, то они начинают двигаться к положительному полюсу источника питания.

Направленное движение заряженных частиц и называется электрическим током. Не смотря на то, что электроны движутся от минусового вывода (полюса) источника питания в к плюсовому выводу (полюсу), принято, что электрический ток течёт от «+» к «-».

Количественно электрический ток определяют, как величину заряда протекшего за единицу времени.

I=Q/t=[Кл/сек]= [А].

Электрический ток измеряют: в А – амперах, кА (килоамперах) 1кА=1000А, мА(миллиамперах, мкА (микроамперах), 1А=1000мА=1000000мкА.

Постоянным током называется ток, текущий в одном направлении и имеющий в данной точке цепи одинаковое значение независимо от рассматриваемого промежутка времени.

1. Проводники и резисторы

Проводники выполняются из металлов, металлических, угольных и полимерных плёнок. Изолированными проводниками соединяют детали схемы, наматывают катушки индуктивности, трансформаторы и т.д.

Металлические проводники обладают определённым сопротивлением:

R=ρ·l/S=[Ом·мм²/м]·[м]/[мм²]= [Ом],

где: R – сопротивление проводника; ρ – удельное сопротивление проводника, Ом·м/мм²; l – длина проводника, м; S – поперечное сечение проводника, мм².

Сопротивления измеряются в Ом, мкОм (µΩ) – микроОм=10^-6Ом, мОм (mΩ) – миллиОм=10^-3Ом, Ом (Ω), кОм (кΩ) – килоОм =10³Ом, Мом (МΩ) – мегоОм =10⁶Ом, ГОм (GΩ) – гигаОм =10⁹Ом, ТОм – тераОм =10¹²Ом.

Иногда пользуются величиной обратной сопротивлению - проводимостью

12 3 Следующая ⇒