Отключение rl цепи от постоянного напряжения. Напряжение цепи

Что такое напряжение в электрических цепях

 

Все мы знаем, что для того, чтобы включить свет, необходимо нажать на поворотную клавишу выключателя, щелкнуть им. Щелчок – и лампа загорается, освещая все вокруг. Обычно мало кто задумывается о процессах, происходящих в эти моменты. На самом же деле многие исследователи посвятили годы на то, чтобы разобраться, что такое напряжение и ток.

Из аналогии с жидкостями смысл слова «ток» известен всем – это направленное движение, поток. Применительно к электричеству, он представляет собой упорядоченное движение отрицательно и положительно заряженных частиц. Важно учитывать, что речь идет не только об электронах, но и об атомах, их утративших. Заряд электрона отрицателен, а вот у ионов (упомянутых атомов) – положителен. Понять, что такое напряжение, поможет следующий пример.

Представим себе простейшую схему: лампа накаливания, выключатель, подключенный в разрыв одного из двух подведенных проводов, и источник питания. Чтобы лампа загорелась, необходимо, прежде всего, разбираться, что такое напряжение и в чем отличие естественного движения частиц и принудительного.

Металл провода состоит из атомов, в которых постоянно происходит естественное движение электронов. Однако о токе в данном случае речь не идет, так как имеет место неупорядоченное (хаотичное, ненаправленное) их перемещение. Частицы «заставляет» смещаться в нужном направлении электрическое поле. Его источником могут служить генераторы на электростанциях, химические элементы и пр. Между силой тока и полем, его вызывающим, существует прямая зависимость: с ростом величины электрического поля увеличивается и ток.

Вообще, сила тока – это количество элементарных частиц, «прошедших» через проводник за единицу времени. Суммарный заряд успевших пройти электронов измеряется в кулонах. Отсюда единицей силы тока, ампером, является заряд в 1 кулон, прошедший через проводник за 1 секунду.

Однако без понимания того, что такое напряжение, невозможно определить численную зависимость тока от электрического поля. Фактически, поле представляет собой силу, которая заставляет каждый электрон (или кулон) двигаться в нужном направлении. Однако так как значение поля различается в каждой точке проводника, было принято его характеризовать работой по перемещению заряда, а не абстрактной силой.

Итак, напряжение – это разность потенциалов на противоположных концах проводника, подключенного к источнику ЭДС. Напряжение измеряется в вольтах. Для этого служит специальный прибор – вольтметр. Он подключается параллельно нагрузке: для вышеуказанного примера два щупа вольтметра соединяются с соответствующими двумя контактами лампы. Это позволяет измерить напряженность поля между этими точками.

Для упрощения понимания можно представить само «поведение» заряженных частиц в проводнике. Электрон, как уже указывалось, обладает отрицательным зарядом, следовательно, притягивается к частицам с противоположным знаком заряда. Чем выше концентрация ионов у какого-либо полюса, тем больше свободных электронов в проводнике (ведь они – часть атомов). Эта разница между соотношением «-» и «+» является напряжением.

Поле (напряжение) генерируют на электростанциях. Исходя из закона электромагнитной индукции, в проводнике, пересекающем линии напряженности магнитного поля, возникает электродвижущая сила. Достаточно подключить нагрузку и создать цепь, как появится напряжение. В генераторах внешняя сила (вода, пар, ветер) вращает электромагнит, который своим полем наводит в обмотках ЭДС. Каждая обмотка формирует фазу. Наибольшее распространение получило трехфазное напряжение. Для его создания в генераторе присутствуют сразу три обмотки, размещенные определенным образом (отстающие друг от друга на 120 градусов).

 

fb.ru

Напряжение электрической цепи

Прежде чем рассматривать напряжение электрической цепи, следует определить понятие электрического тока. Электроток представляет собой заряженные частицы, находящиеся в упорядоченном движении в каком-либо проводнике. Для его возникновения, заранее создается электрическое поле, которое действует на заряженные частицы и приводит их в движение. Возникновение зарядов происходит в том случае, когда различные вещества тесно контактируют между собой. В отдельных видах веществ, заряды свободно перемещаются среди их различных частей, в других веществах этого не происходит. В таких случаях проводящие вещества называются проводниками, а непроводящие – изоляторами или диэлектриками. Хотя, с точки зрения физики, разделение всех веществ на проводящие и непроводящие очень условно и относительно. Любые вещества способны проводить электричество, только одни в большей, а другие – в меньшей степени. Виды электрических зарядов Электрические заряды по своему характеру делятся на положительные и отрицательные. Ток в теле, которое наэлектризовано, существует в течение очень недолгого времени, поскольку заряд постепенно заканчивается сам по себе. Для того, чтобы ток мог существовать в проводнике продолжительное время, необходимо обеспечить постоянную поддержку в нем электрического поля. Электрополе может быть создано только каким-либо источником электрического тока. Простейший пример того, как возникает электроток – соединение одного конца провода с предварительно наэлектризованным телом, а другого конца – с землей. Изобретенная батарея явилась первым стабильным источником электротока. Основными величинами являются сила тока, напряжение и сопротивление. Эти величины тесно связаны между собой и наиболее точно и полно характеризуют процессы, происходящие в электрической цепи. Что такое напряжение Напряжение электрической цепи – одна из основных характеристик электротока. Как уже было отмечено, током называется упорядоченное движение электронов, т.е. заряженных частиц. Поле, создающее это движение, выполняет определенные действия. Эти действия характеризуются, как его работа. Чем больший заряд перемещается в цепи за одну секунду, тем большая работа выполняется электрическим полем. Один из факторов, влияющий на работу тока и есть напряжение. Таким образом, напряжение представляет собой отношение работы к заряду, проходящему через определенный участок цепи. Единица измерения работы тока – джоуль (Дж), а единица измерения заряда – кулон (Кл). Исходя из этого, единица напряжения получается, как 1 Дж/Кл или, по-другому – один вольт (В). Для возникновения напряжения необходим источник тока. Когда цепь разомкнута, напряжение есть лишь на клеммах источника. При включении источника в цепь, на ее отдельных участках также появляется напряжение, а, соответственно, и ток. Напряжение измеряется с помощью вольтметра, включающегося параллельно в электрическую цепь. Как рассчитать цепи

electric-220.ru

Напряжение на участке цепи

Под напряжением на некотором участке электрической цепи понимают разность потенциалов между крайними точками этого участка.

На рис. 1-13 изображен участок цепи, на котором есть резистор сопротивлением и нет ЭДС. Крайние точки этого участка обозначены буквами a и b. Пусть ток течет от точки a к точке b.

Рис. 1-13. Участок электрической цепи

На участке без ЭДС ток течет от более высокого потенциала к более низкому. Следовательно, потенциал точки a выше потенциала точки b на величину, равную произведению тока на сопротивление :

.

В соответствии с определением, напряжение между точками a и b

. (1-8)

Другими словами, напряжение на резисторе равно произведению тока, протекающего по резистору, на величину сопротивления этого резистора.

В электротехнике разность потенциалов на концах резистора принято называть либо «напряжением на резисторе», либо «падением напряжения». В литературе встречаются оба этих определения.

Рассмотрим теперь вопрос о напряжении на участке цепи, содержащем не только резистор, но и источник ЭДС.

На рис. 1-14 а и б показаны участки некоторых цепей, по которым протекает ток .. Найдем напряжение между точками a и c для этих участков.

а) б)

Рис. 1-14. Участки электрической цепи

По определению

. (1-9)

Выразим потенциал точки a через потенциал точки c. При перемещении от точки c к точке b (рис. 1-14,а) идем встречно ЭДС , поэтому потенциал точки b оказывается меньше, чем потенциал точки c на величину ЭДС , т.е.

. (1-10)

На рис. 1-14,б при перемещении от точки c к точке b идем согласно ЭДС и потому потенциал точки b оказывается больше, чем потенциал точки c на величину ЭДС , т.е.

. (1-11)

Ранее говорилось, что на участке цепи без ЭДС ток течет от более высокого потенциала к более низкому. Поэтому в обеих схемах рис. 1-14 потенциал точки a выше, чем потенциал точки b на величину падения напряжения на резисторе сопротивлением :

. (1-12)

Таким образом, для рис. 1-14,а имеем

, или

. (1-13)

И для рис. 1-14, б имеем

, или

. (1-14)

Положительное направление напряжения указывают на схемах стрелкой. Стрелка должна быть направлена от первой буквы индекса ко второй. Так, положительное направление напряжения изобразится стрелкой, направленной от a к c.

Из самого определения напряжения следует также, что . Поэтому . Другими словами, изменение чередования индексов равносильно изменению знака этого напряжения. Из изложенного ясно, что напряжение может быть и положительной, и отрицательной величиной.

6. Закон ома для участка цепи, не содержащего эдс

Закон Ома устанавливает связь между током и напряжением на некотором участке цепи. Так, применительно к участку цепи, изображенному на рис. 1-13 имеем

или

. (1-15)

studfiles.net

Напряжение - цепь - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Напряжение - цепь

Cтраница 1

Напряжение цепи равно разности потенциалов более электроположительного элемента и более электроотрицательного.  [1]

Напряжение цепи имеет три составляющие: постоянную и две гармоники - первую и третью.  [3]

Напряжение цепи рис. 5.27 изменяется по закону 200 sin соЛ Сопротивления резисторов г100 Ом, сопротивление индуктивных и емкостных элементов при частоте в xLXc - lOO Ом.  [4]

Напряжение цепи поддерживается настоянным.  [5]

Напряжение цепи равно разности потенциалов более электроположительного элемента и более электроотрицательного.  [6]

Напряжения U цепи, состоящей из последовательно соединенных г и С.  [7]

Напряжение цепи переносных ламп должно быть не более 42 В. Применение автотрансформаторов или потенциометров с целью понижения напряжения для этой цели не допускается.  [8]

Напряжение цепей питания аварийного освещения кабины и переносных ламп ремонтного освещения должно быть не выше 36 в. Понижение напряжения с помощью автотрансформаторов или потенциометров не допускается.  [9]

Напряжение цепей питания аварийного освещения кабины и переносных ламп ремонтного освещения должно быть не выше 36 В. Понижение напряжения с помощью автотрансформаторов или потенциометров не допускается.  [10]

Напряжение цепей питания аварийного освещения кабины и переносных ламп ремонтного освещения должно быть не выше 36 В. Не допускается понижать напряжение с помощью автотрансформаторов или потенциометров.  [11]

Напряжение цепей питания аварийного освещения кабины и переносных ламп ремонтного освещения должно быть не выше 36 В. Понижение напряжения с помощью автотрансформаторов или потенциометров не допускается.  [13]

Если напряжение цепи, а следовательно, и напряжение между электродами не изменяется, то в цепи тока не будет, так как не будет изменения смещения электрических зарядов в диэлектрике. Если же конденсатор включить в цепь переменного тока с синусоидальным напряжением t / msin ( o, то непрерывное изменение напряжения между электродами вызывает непрерывное же смещение электрических зарядов в диэлектрике, и по проводам цепи и через диэлектрик конденсатора непрерывно проходит переменный ток. Величина этого тока достигает наибольшего значения при переходах напряжения сети через нуль и становится равной нулю в те моменты, когда напряжение сети Застигает максимума.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Расчет простых цепей постоянного тока

В электротехнике принято считать, что простая цепь – это цепь, которая сводится к цепи с одним источником и одним эквивалентным сопротивлением. Свернуть цепь можно с помощью эквивалентных преобразований последовательного, параллельного и смешанного соединений. Исключением служат цепи, содержащие более сложные соединения звездой и треугольником. Расчет цепей постоянного тока производится с помощью закона Ома и Кирхгофа.  

Пример 1

  Два резистора подключены к источнику постоянного напряжения 50 В, с внутренним сопротивлением r= 0,5 Ом. Сопротивления резисторов  R1 = 20 и R2 = 32 Ом. Определить ток в цепи и напряжения на резисторах.

 

Так как резисторы подключены последовательно, эквивалентное сопротивление будет равно их сумме. Зная его, воспользуемся законом Ома для полной цепи, чтобы найти ток в цепи. 

Теперь зная ток в цепи, можно определить падения напряжений на каждом из резисторов. 

Проверить правильность решения можно несколькими способами. Например, с помощью закона Кирхгофа, который гласит, что сумма ЭДС в контуре равна сумме напряжений в нем. 

Но с помощью закона Кирхгофа удобно проверять простые цепи, имеющие один контур. Более удобным способом проверки является баланс мощностей.

В цепи должен соблюдаться баланс мощностей, то есть энергия отданная источниками должна быть равна энергии полученной приемниками. 

Мощность источника определяется как произведение ЭДС на ток, а мощность полученная приемником как произведение падения напряжения на ток.

Преимущество проверки балансом мощностей в том, что не нужно составлять сложных громоздких уравнений на основании законов Кирхгофа, достаточно знать ЭДС, напряжения и токи в цепи.

Пример 2

  Общий ток цепи, содержащей два соединенных параллельно резистора R1=70 Ом и R2=90 Ом, равен 500 мА. Определить токи в каждом из резисторов.

Два последовательно соединенных резистора ничто иное, как делитель тока. Определить токи, протекающие через каждый резистор можно с помощью формулы делителя, при этом напряжение в цепи нам не нужно знать, потребуется лишь общий ток и сопротивления резисторов. 

Токи в резисторах 

В данном случае удобно проверить задачу с помощью первого закона Кирхгофа, согласно которому сумма токов сходящихся, в узле равна нулю.

Если у вас возникли затруднения, прочтите статью законы Кирхгофа.

Если вы не помните формулу делителя тока, то можно решить задачу другим способом. Для этого необходимо найти напряжение в цепи, которое будет общим для обоих резисторов, так как соединение параллельное. Для того чтобы его найти, нужно сначала рассчитать сопротивление цепи 

  А затем напряжение 

  Зная напряжения, найдем токи, протекающие через резисторы 

  Как видите, токи получились теми же.

Пример 3

  В электрической цепи, изображенной на схеме R1=50 Ом, R2=180 Ом, R3=220 Ом. Найти мощность, выделяемую на резисторе R1, ток через резистор R2, напряжение на резисторе R3, если известно, что напряжение на зажимах цепи 100 В.

 

Чтобы рассчитать мощность постоянного тока, выделяемую на резисторе R1, необходимо определить ток I1, который является общим для всей цепи. Зная напряжение на зажимах и эквивалентное сопротивление цепи, можно его найти.

Эквивалентное сопротивление и ток в цепи 

Отсюда мощность, выделяемая на R1 

Ток I2 определим с помощью формулы делителя тока, учитывая, что ток I1 для этого делителя является общим 

Так как, напряжение при параллельном соединении резисторов одинаковое, найдем U3, как напряжение на резисторе R2 

Таким образом производится расчет простых цепей постоянного тока.

electroandi.ru

Напряжение цепи распределится на двух участках

 

 

Приведем векторную диаграмму цепи (рис.4.2.3.2 )

 

Треугольник напряжений Треугольник сопротивлений

Рисунок 4.2.3.2

Из теоремы Пифагора:

Действующее значение тока определим по закону Ома:

При расчете цепи используются формулы:

1) Из треугольника напряжений

2) Из треугольника сопротивлений

 

 

Если умножим стороны треугольника напряжений на ток, то получим треугольник мощности

где, - активная мощность цепи

- реактивная мощность

- полная мощность

или

- называется коэффициентом мощности.

Он показывает, какую часть от полной мощности составляет активная мощность и характеризует энергию, которая безвозвратно преобразуется в другие виды энергии.

В символическом виде:

Из треугольника сопротивлений

поэтому Z в алгебраической форме

Пример:

Дано:

R= 30 Ом

L= 0.127 Гн

U= 120 В

f= 50 Гц

Написать уравнение мгновенных значений тока и напряжения.

 

Решение

1. Индуктивное сопротивление катушки

2. Полное сопротивление в комплексной форме

3. Ток в цепи

4. Амплитудное значение тока и напряжения

 

5. Напишем уравнение мгновенных значений тока и напряжения:

6. Комплекс мощности

ВА.

Вопросы для самоконтроля

1. Приведите свойства цепи с активным сопротивлением.

2. Свойства цепи с индуктивностью.

3. Запишите формулу полного сопротивления в символическом виде для цепи RL.

4. Запишите закон Ома для цепи с RL в комплексном виде.

Цепь с емкостью.

Похожие статьи:

poznayka.org

Отключение rl цепи от постоянного напряжения.

Ключ 1 переводиться в положение 2.

r

Этот пример часто называют задачей об электромагните постоянного напряжения.

4. Включение rc цепи на постоянное напряжение.

Решим задачу:

Дано:

Найти:

Решение:

Последним уравнением является неоднородное дифференциальное уравнение первого порядка.

- принужденная составляющая напряжения.

1. Основы классического метода расчета переходных процессов.

1. Классическим методом можно рассчитывать переходный процесс типа коммутации:

Отключить, переключить и включить.

В основу метода положено решение и составление дифференциальных уравнений. Порядок определяется числом реактивных элементов.

В процессе решения дифференциальных уравнений появляются постоянные интегрирования, которые определяют при граничных условиях на основе законов коммутации.

Особенностью дифференциального уравнения является то, что если схема содержит хотя бы один емкостный элемент, то дифференциальные уравнения составляют относительно напряжения этого элемента.

Недостатком является количество коммутаций должно быть одна, исследуется только коммутации.

6. Отключение rc цепи от постоянного напряжения.

Рассмотрим следующий пример:

Дано:

Найти:

Решение: начальные условия . Закон на индуктивности гласит:.

С момента времени .

.

В результате получим дифференциальное уравнение первого порядка:

Скорость уменьшение мгновенной мощности в два раза больше, чем скорость уменьшения мгновенного значения тока.

Среднее время переходного процесса определяют в пределах

С учетом параграфа о включении RC цепи на постоянное напряжение, рассмотрим временные графики переходных процессов включения и отключения RC цепи.

С увеличением в два раза , процесс стал медленнее в два раза, уменьшение жев два раза увеличивает скорость переходного процесса.

Вывод: Переходные процессытипа коммутации имеют смысл там и тогда, где в схеме есть реактивные элементы.

Переходные процессы в цепях первого порядка.

Такие цепи всегда содержат только один реактивный элемент.

R2 подключено параллельно L, на котором нет напряжения. Следует обратить внимание на данную схему, потому что в ней нет коммутации.

Этот способ имеет смысл и коммутация корректна, так как напряжения возникающее на катушке, подавляется шунтирующем сопротивлением r2и искрового разряда не происходит.

По закону коммутации .

С момента t=0+составим дифференциальное уравнение на основе:

сводим систему трех уравнений к одному:

Запишем решение для тока:

если в схеме действует источник неизменный во времени, то принужденно составляющпя решений можно непосредственно определить из дифференциального уравнения при условии, что t.

при t=0+находим постоянную интегрирования:

Поверека правильности проводимых расчетов осуществляется путем подстановки в нацденные решения вместо t0 и.

Включение rlCцепи на постоянное напряжение.

Начальные условия:или любоеUC(0).

так как

- это решение универсально.

Корни могут быть: а) деиствиельными если D>0.

- дейтвительные отрицательные числа.

Решение находиться в виде (1).

Запишем второе вспомогательное уравнение:

так как , то

А1и А2находим из системы:

. Расчет переходных процессов классическим методом без составления дифференциальных уравнений.

Начальные условия:

Решения:

задача будет решена если будут найдены p1иp2.

Для решения характеристического уравнения воспользуемся искусственным приемом.

в этом комплексе - это условие лежит в основе операторного метода расчет переходных процессов.

из условия равенства нулю находим корни:откуда

А1и А2определяют приt=0+.

2). Второй вариант расчета, если D<0.

Если значит подкоренное выражениеD<0.

.

В результате получим комплексный корень.

неизвестны А и .

так корни комплексные, то

3). Если D=0; .

Получаем два равных корня:

.

Решения находим в виде:

При Откуда находим А1и А2.

Потому как кривая тока определяется скоростью изменения.

studfiles.net

---

• 
  Прегольская тэс адрес
• 
  Полярная звезда буровая платформа
• 
  Перечень эксплуатационной документации котельной
• 
  Обогащение угля технология
• 
  Идет ли строительство северного потока 2
• 
  Производственная инструкция по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов работающих под давлением
• 
  Фото рентген в аэропорту
• 
  Дистиллятор эд 90
• 
  Самарское время и московское разница
• 
  Почему перегорают светодиодные прожектора
• 
  Не включается люстра