Активная и пассивная электрическая цепь

Что называется электрической цепью

ЭЦ – это комплекс элементов, при помощи которых создаётся, передаётся и потребляется электрическая энергия. Данные элементы, или участки, содержат источники электрической энергии, а также промежуточные устройства и проводники между ними, обеспечивающие неразрывность соединений.

Как по другому называется электрическая цепь

Источниками электрической энергии являются устройства, вырабатывающие ток путём физических, химических или световых преобразований.

Важно! Приемниками электроэнергии являются устройства, работа которых напрямую зависит от активности источника.

Промежуточные элементы с функциональными устройствами служат для передачи электрической энергии от источников к приемникам. В зависимости от назначения, они непосредственно передают энергию с конкретными параметрами источника.

Понятие электрической цепи и ее элементов

Определение 1

Электрической цепью считается комплекс электротехнических устройств, образующих путь к прохождению электротока и ориентированных на передачу, распределение и взаимное преобразование электрической и иных разновидностей энергии.

Готовые работы на аналогичную тему

• Курсовая работа Активная и пассивная электрическая цепь 490 руб.
• Реферат Активная и пассивная электрическая цепь 270 руб.
• Контрольная работа Активная и пассивная электрическая цепь 230 руб.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

Электромагнитные процессы, протекающие в устройствах электроцепи, могут описать такие понятия, как электродвижущая сила, напряжение и ток.

Электрические цепи называют цепями постоянного тока, когда в них получение электрической энергии, а также её передача и преобразование осуществляются при условии неизменности во времени тока и напряжения.

$\frac{di}{dt} = 0$

$\frac{du}{dt} = 0$

Базовыми элементами электрической цепи будут являться источники и приемники электроэнергии, которые соединяют между собой провода.

Каждая электроцепь включает в себя разнообразные устройства и объекты, отвечающие за формирование путей для прохождения электрического тока. Условным образом все элементы электроцепи разделяются на три составные части:

• источники питания, вырабатывающие электроэнергию;
• элементы, преобразующие электричество в прочие виды энергии (приемники);
• передающие устройства (провода и иные установки, отвечающие за обеспечение качества и уровня напряжения).

В электроцепях соединение потребителей может быть комбинированным, последовательным, параллельным.

Требуется консультация по учебной работе? Задай вопрос преподавателю и получи ответ через 15 минут! Задать вопрос

Виды электрический цепи

Существует 3 основных вида соединения потребителей энергии:

• Последовательное соединение

Общий показатель сопротивления замкнутой ЭЦ неизменно повышается при увеличении количества потребителей. Исходя из этого правила можно сделать вывод, что показатель полного сопротивления будет являться суммой индивидуальных значений каждого включённого в цепь прибора. Любой прибор, включенный в сеть, получает лишь долю напряжения, так как суммарный показатель энергетической цепи распадается на количество потребителей.

Соединение элементов ЭЦ – основные виды

• Параллельное соединение

Подобная схема даёт полное представление о принципе работы электрической цепи. Если этот процесс происходит непосредственно у места разветвления, то ток проходит дальше по двум нагруженным участкам, что порождает определённое сопротивление. В результате этого его значение приравнивается сумме токов, расходящихся от данной точки. Что касается сопротивления, то оно значительно снижается по мере возрастания общей проходимости ЭЦ. Параллельное соединение позволяет всем устройствам функционировать независимо друг от друга.

Важно! Если один из элементов цепи выйдет из строя или произойдет замыкание, то остальные потребители продолжат свою работу со сбоями, но полного разрыва цепи не произойдёт.

• Комбинированное соединение

Включить электроприборы можно обоими способами – параллельным и последовательным, и такой тип соединения будет называться комбинированным. К примеру, можно рассмотреть защитную аппаратуру. Для ее подключения можно применить последовательный вариант, но этот способ может вызвать непредвиденный разрыв цепи.

Обратите внимание! Комбинированное соединение позволяет распределить нагрузку на линиях с целью предотвращения перегрузки.

Нелинейные и линейные

Нелинейные элементы придают ЭЦ свойства, которые не могут быть достигнуты в линейных цепях (стабилизация напряжения, усиление постоянного тока). Их, как правило, делят на неуправляемые и управляемые. К первому варианту можно отнести двухполюсные устройства. Их основное предназначение – полноценная работа без воздействия управляющего фактора (полупроводниковые терморезисторы или диоды). Ко вторму варианту относятся многополюсники, используемые при воздействии на них управляющего фактора (транзисторы и тиристоры).

Свойства нелинейных элементов выражаются в вольтамперных характеристиках. Они отображают зависимость тока от напряжения, для чего составляется конкретная эмпирическая формула, удобная для расчетов.

Метод пересечения показателей

Неуправляемые нелинейные элементы имеют одну вольтамперную характеристику. Их основным паратмером является управляющий фактор.

Цепи, включающие в себя только одиночные элементы, называют линейными. Основное свойство таких цепей — применимость принципа наложения. Это характеризуется тем, что результирующая реакция линейной цепи на несколько приложенных одновременно потребителей, равна сумме реакций на каждом участке.

Обратите внимание! У линейных элементов наблюдается постоянное сопротивление, в связи с чем график их вольтамперной характеристики представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.

Разветвленные и неразветвленные

ЭЦ может быть представлена в виде единого прямого элемента или иметь разветвления. На каждом участке неразветвленной цепи проходит ток с одинаковыми характеристиками. Простейшая разветвленная цепь состоит из трёх ветвей и двух узлов, в каждой из которых течет свой электрический ток. Любой участок можно идентифицировать, как отдельную составляющую цепи, образованную отдельными элементами, соединёнными последовательно в единое целое.

Узел – это точка, состоящая не менее, чем из трех ветвей. Узел, состоящий из двух ветвей, каждая из которых представляет собой продолжение другой, называют вырожденным узлом.

Неразветвленная и разветвленная

Внутренние и внешние

Для создания упорядоченного движения электронов, необходимо определить разность потенциалов между какими-либо отдельно взятыми участками цепи. Это обеспечивается при подключении напряжения в виде источника питания, называемым внутренней электрической цепью. Остальные компоненты цепи образуют внешнюю цепь. Для задания движения зарядов в источнике питания против направления поля, требуется приложить сторонние силы, в частности:

• Выход вторичной обмотки трансформатора.
• Батарея (гальванический источник).
• Обмотка генератора.

Внешние силы, создающие движение электронов, называются электродвижущими, и они характеризуются работой, затраченной источником на перемещение единицы заряда.

Внешняя и внутренняя часть цепи

Активные и пассивные

Элементы в составе электрических цепей существуют в формате активности и пассивности. В качестве активных считаются источники электроэнергии.

Базовым параметром активных участков цепи выступает их способность отдавать энергию. Источники тока вместе с ЭДС называют идеальными для электрической энергии, что обусловлено отсутствием потери энергии, поскольку их проводимость и сопротивление считаются бесконечными:

Активные и пассивные элементы электрической цепи

Элементы, входящие в состав электрических цепей, могут быть активными и пассивными. Основным признаком активных составляющих, считается их способность отдавать электроэнергию. Типичными представителями являются генераторы и другие источники электроэнергии, усилители электрических сигналов и другие. Пассивными элементами считаются различные виды потребителей и накопителей электрической энергии. К ним относятся конденсаторы, резисторы, катушки индуктивности и другие двухполюсные устройства. Существует многополюсная аппаратура, функционирующая на базе двухполюсных элементов.

Все активные элементы электрической цепи могут быть независимыми и зависимыми. В первую категорию входят источники напряжения и тока. В свою очередь, источник напряжения считается идеализированным элементом цепи, у которого напряжение на зажимах не зависит от протекающего через него электрического тока, а внутреннее сопротивление имеет нулевое значение. Источник тока также является безупречным элементом, у которого ток не зависит от напряжения на зажимах, а значение внутреннего сопротивления стремится к бесконечности.

Зависимые источники напряжения и тока именуются таковыми, когда эти величины зависят от параметров напряжения и тока на другом участке цепи. Типичными представителями являются электролампы, транзисторы, усилители, функционирующие в линейном режиме. Основные пассивные элементы электрической цепи представлены резисторами, индуктивными катушками и конденсаторами, с помощью которых регулируются параметры тока и напряжения на отдельных участках.

Из каких элементов состоит электрическая цепь

Новички нередко задаются вопросом, из каких важных элементов состоит электрическая цепь. Такими составляющими являются:

• Источник тока,
• Нагрузка,
• Проводник.

В состав могут в том числе входить такие элементы, как устройства коммутации, а также приборы защиты.

Условные обозначения электроустройств

Для возникновения тока, необходимо соединить две точки, одна из которых имеет избыток электронов по сравнению с другой. Другими словами, необходимо создать разность потенциалов между этими двумя точками. Как раз для получения разности потенциалов в цепи применяется источник тока.

Важно! Нагрузкой считается любой потребитель электрической энергии. Этот фактор оказывает сопротивление электрическому току и от величины сопротивления нагрузки зависит величина тока. Ток от источника энергии к нагрузке течёт по проводникам. В качестве кабеля можно использовать материалы с наименьшим сопротивлением (медь, серебро, золото).

Пассивные и активные элементы электрических цепей.

Элементом электрической цепи

называют идеализированное устройство, отображающее какое-либо из свойств реальной электрической цепи.

Электрические цепи, в которых параметры всех элементов не зависят от величины и направлений токов и напряжений, т.е. графики вольт-амперных характеристик (ВАХ)

элементов являются прямыми линиями, называются линейными. Соответственно такие элементы называются
линейными
. Когда параметры элементов электрической цепи существенно зависят от тока или напряжения, т.е. графики ВАХ этих элементов имеют криволинейный характер, то такие элементы называют
нелинейными
. Если электрическая цепь содержит хотя бы один нелинейный элемент, то она является нелинейной электрической цепью.

В теории электрических цепей различают активные и пассивные элементы

. Первые вносят энергию в электрическую цепь, а вторые ее потребляют.

Пассивные элементы электрических цепей

Резистивным сопротивлением называется идеализированный элемент электрической цепи, обладающий свойством необратимого рассеивания энергии. Графическое изображение этого элемента и его вольт-амперная характеристика показана на рисунке (а — нелинейное сопротивление, б -линейное сопротивление).

Напряжение и ток на резистивном сопротивлении связаны между собой зависимостями: u = iR, i = Gu. Коэффициенты пропорциональности R и G в этих формулах называются соответственно сопротивлением

и
проводимостью
и измеряются в омах [Ом] и сименсах [См]. R = 1/G.

Индуктивным элементом

называется идеализированный элемент электрической цепи, обладающий свойством накопления им энергии магнитного поля. Графическое изображение этого элемента показано на рисунке (а — нелинейного, б — линейного).

Линейная индуктивность характеризуется линейной зависимостью между потокосцеплением ψ и током i, называемой вебер-амперной характеристикой ψ = Li. Напряжение и ток связаны соотношением u = dψ/dt = L(di/dt)

Коэффициент пропорциональности L в формуле и называется индуктивностью и измеряется в генри (Гн).

Емкостным элементом (емкостью)

называется идеализированный элемент электрической цепи, обладающий свойством накапливания энергии электрического поля. Графическое изображение этого элемента показано на рисунке. (а — нелинейного, б — линейного).

Линейная емкость характеризуется линейной зависимостью между зарядом и напряжением, называемой кулон-вольтовой характеристикой

q = Cu

Напряжение и ток емкости связаны соотношениями i = dq/dt =C(du/dt).

Активные элементы электрических цепей

Активными называются элементы цепи, которые отдают энергию в цепь, т.е. источники энергии. Существуют независимые и зависимые источники

. Независимые источники: источник напряжения и источник тока.

Источник напряжения

— идеализированный элемент электрической цепи, напряжение на зажимах которого не зависит от протекающего через него тока.

Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю.

Источник тока

– это идеализированный элемент электрической цепи, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах.

Внутреннее сопротивление идеального источника тока равно бесконечности.

Источники напряжения (тока) называются зависимыми (управляемыми)

, если величина напряжения (тока) источника зависит от напряжения или тока другого участка цепи. Зависимыми источниками моделируются электронные лампы, транзисторы, усилители, работающие в линейном режиме.

Схема электрической цепи

Электрическая цепь, её графическое изображение, условные обозначения составляющих её элементов, а также символы представляют собой классическую схему расчетной модели. Подобный тип по-другому принимают, как эквивалентную схему замещения. По возможности, изображённая электротехника на схеме электрических цепей показывает весь процесс. Каждый реальный элемент цепи при проведении расчета заменяется элементами схемы.

Схема ЭЦ

В заключении следует отметить, что каждый элемент цепи, в зависимости от характера подключения и электротехнических свойств, может быть идентифицирован как источник энергии, либо как потребитель. Каждому участку на схеме ЭЦ соответствует проводник, либо конкретный прибор (трансформатор, выпрямитель, инвертор и другое электрооборудование). Только после правильного прочтения электрической схемы специалист может обеспечить её работоспособность.

Элементы электрической цепи

Каждая электрическая цепь включает в себя различные устройства и объекты, создающие пути для прохождения электрического тока. Для описания электромагнитных процессов, происходящих в каждом из них, применяются такие понятия, как электродвижущая сила, ток и напряжение.
Условно все элементы электрической цепи разделяются на три составные части:

• Первая представлена источниками питания, вырабатывающими электроэнергию.
• Вторая – элементами, преобразующими электричество в другие виды энергии. Они больше известны, как приемники.
• Третья часть состоит из передающих устройств – проводов и других установок, обеспечивающих уровень и качество напряжения.

1. Схемы электрических цепей
2. Активные и пассивные элементы электрической цепи
3. Условные обозначения элементов электрической цепи
4. Трехфазные электрические цепи

Волоконно-оптические линии связи: состав и функции основных элементов

Волоконно-оптические линии связи сегодня пользуются большой популярностью. Главная особенность таких сетей заключается в том, что с их помощью возможно обеспечить передачу солидных потоков информации с очень большой скоростью.

Оптические кроссы, мультиплексоры, модуляторы и т.д. –много различных элементов входит в состав сети. Следует разобраться в том, какую конкретно функцию выполняет каждое из этих устройств.

Для начала следует отметить, что компоненты любой волоконно-оптической сети передачи данных можно разделить на пассивные и активные.

Пассивные элементы ВОЛС

К данной категории относится, в первую очередь, оптический кабель. Он состоит из нескольких волокон, по которым, собственно, и осуществляется передача данных. Исходя из числа волокон, входящих в состав кабеля, определяется его емкость.

Еще одним пассивным элементом оптической линии связи является муфта. С ее помощью осуществляется соединение кабелей. Еще одним пассивным элементом является оптический кросс. С его помощью обеспечивается подключение кабеля к различному оборудованию (в том числе и к оконечным устройствам из состава сети).

Очень часто можно встретить такое название, какpatch-cord(патч-корд). Оно используется для обозначения кабеля (шнура), при помощи которого выполняется соединение оборудования между собой или его подключение к передающей сети. Патч-корд может быть любого типа, но есть одно очень важное условие – его длина не должна превышать 5 метров (исключением является вариант для открытых офисов согласно стандарту TSB-75).

Активные элементы ВОЛС

Что касается активных элементов ВОЛС, то сюда относятся:

• мультиплексоры и демультиплексоры. При помощи этих устройств реализуется принцип спектрального разделения каналов, обеспечивающий высокую пропускную способность сетей;
• регенераторы, при помощи которых осуществляется восстановление формы импульса на приемном конце системы;
• лазеры. В ВОЛС они выступают в роли источников излучения, при помощи которого и передается информация;
• модуляторы. Это устройство обеспечивает изменение формы несущего колебания в соответствии с передаваемыми данными. В настоящее время большое распространение имеют системы с прямой модуляцией, где на лазер возложены также и функции модулятора;
• усилители. При помощи данного элемента обеспечивается обеспечение заданного уровня мощности сигнала при передаче на большие расстояния;
• фотоприемник, при помощи которого выполняется оптоэлектронное преобразование сигнала.

Видно, что в состав ВОЛС входит большое количество компонентов. Для того чтобы они функционировали так, как нужно, следует доверять монтаж сетей профессионалам.