Co je pět částí základního elektrického obvodu?

Elektrický obvod je soubor zařízení navržených tak, aby jimi procházel elektrický proud. Účelem elektrického obvodu je dopravit elektřinu ke spotřebiteli pro její následnou přeměnu na jiné druhy energie: mechanickou, tepelnou, světelnou nebo elektrochemickou. Z jakých prvků se skládají elektrické obvody a jak jsou naznačeny na grafických schématech, o tom pojednává tento článek.

Komponenty

Jakýkoli elektrický obvod má následující základní prvky: zdroj proudu, proudové spotřebiče, spojovací vodiče. Současní spotřebitelé se mohou skládat z menších prvků druhé úrovně, z nichž každý má svůj název, funkci a parametry.

Pro usnadnění jsou elektrické obvody znázorněny ve formě grafických diagramů, které používají obecně přijímané symboly pro různé prvky. Označení prvků elektrického obvodu má mezinárodní povahu, je klasifikováno a systematizováno.

Rýže. 1. Označení základních prvků elektrických obvodů:.

Typy řetězů

Existují obvody pro stejnosměrný a střídavý proud. Stejnosměrný proud nemění svůj směr. Příkladem stejnosměrné sítě jsou elektrické obvody automobilů. Střídavý proud mění svůj směr s určitou frekvencí. Graf závislosti střídavého proudu na čase v naší síti má sinusový tvar. Polarita se mění 50krát za sekundu, což odpovídá frekvenci 50 Hz. Vnitřní část obvodu se týká napájecích zdrojů. Pod vnějškem jsou dráty, vypínače, domácí a měřicí přístroje.

Prvky obvodu

Všechny elektrické obvody slouží k výrobě, přenosu a spotřebě elektrické energie. Obvodové prvky se dělí na pasivní a aktivní. Mezi pasivní patří ty, které spotřebovávají a přenášejí elektřinu: žárovky, topná tělesa, elektromotory atd. Aktivní jsou zdroje, které vyrábějí elektřinu: baterie, generátory, solární panely, teplotní čidla. Kromě toho se prvky dělí na bipolární (dvě vývody) a multipolární (tři a více vývodů).

Příklady součástí elektrického obvodu:

• Zdroj. Obvykle se jedná o baterii, galvanický článek nebo generátor. Méně často se vyskytují solární panely nebo větrné generátory;
• Průzkumník. Nezbytný prvek pro přepravu elektřiny od zdroje ke spotřebiteli;
• Spotřebitel. Osvětlovací a topná zařízení, motory, domácí spotřebiče, počítače;
• Spínací (spínací) zařízení. V nejjednodušší verzi – spínač.

Elektrický proud teče pouze v uzavřeném okruhu. Pokud se obvod otevře, pohyb elektronů se zastaví.

Spotřebitelé elektřiny

Uveďme si hlavní spotřebitele:

• Rezistory – spotřebiče, které mohou mít konstantní i proměnný odpor;
• Kondenzátory – spotřebitelé s kapacitními vlastnostmi;
• Indukčnost — spotřebitelé vytvářející magnetické pole;
• Elektrický motor – spotřebič, který přeměňuje elektrickou energii na mechanickou energii.

Obrys, uzel, větev

Následující termíny se používají k popisu a analýze obvodů:

• Větev – sekce s jednou nebo více součástmi zapojenými do série;
• Uzel – spojení dvou nebo více větví;
• Obrys – soubor větví, které tvoří uzavřený okruh pro proud. Jeden z uzlů v okruhu musí být začátkem i koncem cesty. Zbývající uzly se nesmí objevit více než jednou.

Velmi užitečným prvkem v elektrickém obvodu je pojistka. Zabraňuje spálení prvků obvodu v případě přehřátí. Pojistka obsahuje nízkotavný vodič, který při překročení přípustných parametrů vyhoří. Výměna pojistky je jednodušší než hledání spáleného prvku mezi stovkami podobných prvků.

Rýže. 3. Příklady úseků obvodu: větev, uzel, obrys:.

co jsme se naučili?

Takže jsme se dozvěděli, co je elektrický obvod a jeho součásti. Všechny elektrické obvody se skládají ze zdrojů, vodičů, spotřebičů a spínacích zařízení.

Aby elektrický proud protékal po dlouhou dobu, musí být splněno několik podmínek. Jedním z nich je uzavřený okruh. Jeho součásti zajišťují vytvoření obvodu, který umožňuje proudění nosičů náboje. Minimální počet potřebných prvků jsou tři. Ale skutečný řetěz může být libovolně velký, i když některé části v něm být musí.

Přehled

Elektrickým obvodem se rozumí kombinace různých radioelektronických zařízení vzájemně propojených vodiči. Úkolem takové sestavy je zajistit průtok elektrického proudu zadaných charakteristik. Parametry takového systému jsou popsány pomocí tří hlavních veličin:

• proud – uspořádaný pohyb nosičů náboje způsobený vnějšími silami, například elektromagnetickým polem;
• napětí – práce vykonaná k přesunu nabité částice z jednoho bodu těla do druhého;
• odpor – hodnota, která závisí na impedanci každého prvku obvodu.

Existují dva způsoby, jak analyzovat elektrický obvod – energii a informace. První se týká studia procesů spojených s přeměnou a přenosem energie. Hledání proudů a napětí na různých místech obvodu. Druhý zahrnuje vyjasnění reakce, když se změní vnější vliv.

Existují dva stavy elektrického obvodu – uzavřený a otevřený. Pokud je na nějakém místě mezera, neprotéká jím proud. To znamená, že se mezi dvěma body otevřené sekce neobjeví žádný rozdíl potenciálů (napětí). Uzavřený okruh umožňuje cirkulaci elektrických nábojů. Spojení mezi prvky obvodu se provádí pomocí vodičů. Tedy tělesa s malým odporem.

Aby došlo k pohybu elektronů, je potřeba zdroj síly – energie. Jedná se o generátor, který vyrábí proud nebo napětí. Říkají tomu zdroj. Rozdíl mezi generátory je v tom, že ten aktuální je schopen na svém výstupu udržovat konstantní sílu proudu bez ohledu na zbytek obvodu. Zdroj napětí vytváří konstantní elektromotorickou sílu (EMF), jejíž velikost není ovlivněna proudem v obvodu.

Vzniklá energie se musí někam nasměrovat, tedy někam využít. Zařízení, které přijímá elektřinu, se nazývá spotřebitel. Může to být jakýkoli prvek obvodu, který není generátorem a má odpor.

Nejjednodušší elektrický obvod se tedy skládá ze tří prvků – zdroje energie, vodičů a spotřebiče. Skutečný elektrický obvod může obsahovat libovolný počet spotřebičů. Některé z nich dokážou energii akumulovat a následně ji uvolňovat, jiné ji pouze spotřebovávají a přeměňují ji na jinou formu.

Prvky elektrického obvodu

Zdroje proudu a napětí patří k aktivním prvkům elektrického obvodu. Patří sem také polovodičová zařízení, například tranzistory a diody. Indukčnost, kondenzátor, odpor jsou naopak považovány za pasivní prvky.

V závislosti na součástech obsažených v obvodu může být pasivní nebo aktivní. V prvním případě se skládá pouze z elektricky nezávislých prvků, ale pokud má alespoň jeden aktivní prvek, pak je obvod považován za těkavý.

Každé zařízení v elektrickém obvodu lze charakterizovat ze dvou stran:

• kvalitativní – závisí na fyzikálních parametrech, určuje účel a funkci prvku;
• kvantitativní – charakterizuje velikost zařízení.

Zdroje energie se dělí na primární a sekundární. Mezi první patří generátory, tedy zařízení, která přeměňují různé druhy energie na elektřinu. Mohou to být baterie, elektrické stroje, galvanické baterie. Sekundární zdroje přeměňují elektřinu z jednoho typu na druhý. Patří sem rektifikační, inverzní a transformační bloky.

Pomocné prvky jsou ty, které zajišťují správnou činnost elektrického obvodu. Jedná se o všechny druhy vodičů, spínacích přístrojů, měřicích a ochranných zařízení. Spotřebitel je zařízení, které přeměňuje elektřinu na užitečnou práci. Například topení, ventilační zařízení, motory, různá domácí a průmyslová zařízení.

Jinými slovy, ze zdroje začne proudit vodiči přes řadu elektronických zařízení, čímž se jeho charakteristiky dostanou do požadované podoby. Poté se aplikuje na zátěž, která poskytuje odpor a vykonává práci. Poté se prostřednictvím spotřebiče proud vrací do zdroje. Uzavření vedení bez ohledu na použité prvky je nutné, protože jinak nevzniká potenciální rozdíl.

Spojovací prvky v obvodu lze realizovat třemi způsoby:

• paralelní – začátek různých zařízení je spojen v jednom bodě a konce v jiném;
• sériový – všechny části obvodu jsou vzájemně propojeny;
• smíšené – kombinace dvou předchozích typů.

Je poměrně obtížné vyjmenovat všechny radioelementy, protože jich je mnoho. Ale ty hlavní lze rozlišit: rezistor, indukčnost, kondenzátor, tranzistor, dioda, integrovaný obvod, světelné zářiče a fotodetektory.

Grafický obrázek

Skutečný nebo virtuální elektrický obvod lze znázornit na obrázku. Říká se tomu schéma zapojení nebo elektrické schéma. Rozdíl mezi nimi je v tom, že na prvním jsou nakresleny hlavní bloky a jejich spojení a na druhém je vyznačeno umístění a spojení.

Schéma je v podstatě grafické znázornění elektrického obvodu. K označení určitých prvků se používají speciální symboly. Jejich konstrukce má svůj standard, takže každý zběhlý v elektronice nebo elektrotechnice pochopí, k čemu je ten či onen obvod určen.

V Rusku se kreslení všech typů elektronických součástek provádí v souladu s GOST 2−702.

Například nejjednodušší označení pro vodiče je přímka. Používají se k zobrazení toho, jak jsou prvky spojeny. Jsou základem každého elektrického obvodu. Kromě samotných vodičů a prvků, ve schématu jsou vždy dva další podmíněné parametry:

• větev – úsek, kterým protéká stejný proud;
• uzel – bod, ve kterém se spojují více než dvě větve.

Na základě této terminologie můžeme říci, že větve připojené k jedné dvojici bodů budou rovnoběžné a uzavřená cesta jimi procházející bude tvořit okruh. Nejjednodušší elektrický obvod se skládá z jednookruhového obvodu, zatímco složitější zahrnuje několik obvodů.

V běžném grafickém označení je společný vodič, tedy vodič, kterým se proud vrací do generátoru, často označen speciálním symbolem. Říkají tomu „mínus“. Takové spojení je nakresleno pomocí dvou kolmých čar připojených ke svorce bloku. Směr proudu není na schématech uveden, ale u některých prvků je umístěno znaménko plus nebo je použito jiné označení pro kladný pól.

Zvláštní zmínku je třeba věnovat substitučním programům. Používají se pro pohodlí a nahrazují skutečné zařízení ekvivalentními pasivními rádiovými prvky. Tento přístup se používá, když je nutné vypočítat parametry kompletního elektrického obvodu nebo jeho části. Jednotlivé bloky ve schématech jsou vyznačeny tečkovanými čarami. S jejich pomocí se kombinují části řetězu podle jejich funkčních vlastností. Například oddělují výkonovou část od sekundární části, logickou část od převodníkové části.

Příklad reálného obvodu

Nejjednodušší elektrický obvod si můžete vyrobit sami. Často se sbírá v hodinách fyziky. V tomto případě byste se neměli bát úrazu elektrickým proudem, protože bude používat zdroj nízkého napětí. Ale přesto, než začnete s montáží, měli byste si být vědomi zkratu. Označuje stav, kdy je výstup zkratován.

Jinými slovy, je na něj aplikována veškerá energie zdroje proudu. V důsledku toho se potenciálový rozdíl sníží na nulu a v obvodu se objeví maximální síla proudu. Neúmyslný zkrat může poškodit generátor a rádiové komponenty. K ochraně před tímto škodlivým účinkem je v obvodu instalována pojistka.

Obvodem pro samostatné opakování bude řídící jednotka osvětlení. K sestavení je třeba připravit:

1. Napájení 12 voltů. Může to být baterie, nastavitelná laboratorní jednotka nebo baterie. Hlavní je, že zdroj dokáže vyrobit potřebné napětí. Požadovanou hodnotu lze například získat zapojením několika baterií do série se standardním jmenovitým napětím 1,5 V (1,5 * 4 = 12 V).
2. Žárovka. Vhodné pro žárovky. Zde je důležité věnovat pozornost jeho vlastnostem. Musí být dimenzován na požadované napětí.
3. Klíč. Jedná se o obyčejný spínač, který má dva stabilní stavy – otevřený a zavřený.
4. Dráty. V sestavě můžete použít libovolné měděné vodiče o průřezu 0,25 mm 2 nebo větším.

Konstrukce je sestavena následovně. Vodič je připojen ke kladné straně baterie a druhý konec je připojen ke spínači. Poté je volný konec klíče připájen k libovolnému vývodu lampy. Druhá elektroda osvětlovacího zařízení je připojena k mínusu zdroje. Schéma je připraveno. Pokud nyní otočíte klíčkem do polohy „zapnuto“, rozsvítí se kontrolka.

Tutor, absolvoval Kurovského gymnázium, které patří mezi 100 nejlepších škol v moskevské oblasti, se zlatou medailí. Jsem vítězem olympiád v matematice a informatice. Úspěšně složil jednotnou státní zkoušku s vysokým skóre.