الدائرة الكهربائية وعناصرها

في الدائرة الكهربائية ، يجب أن يكون هناك مصدر لحركة الجسيمات المشحونة كهربائيًا ، وهو ما يسمى التيار الكهربائي. بمعنى آخر ، يجب أن يكون للتيار الكهربائي مسبب المرض الخاص به. مثل هذا المثير للتيار ، المسمى بالمصدر (المولد) ، هو جزء لا يتجزأ من الدائرة الكهربائية.

يمكن أن يتسبب التيار الكهربائي في مجموعة متنوعة من التأثيرات في الطبيعة - على سبيل المثال ، يتسبب في توهج المصابيح المتوهجة ، ويدفع أجهزة التدفئة ، والمحركات الكهربائية. كل هذه الأجهزة والأجهزة تسمى مستقبلات التيار الكهربائي. نظرًا لأن التيار يتدفق خلالها ، أي أنه يتم تضمينه في دائرة كهربائية ، فإن المستقبلات هي أيضًا عناصر من الدائرة.

يتطلب تدفق التيار وجود اتصال بين المصدر والمغسلة ، ويتم ذلك عن طريق الأسلاك الكهربائية ، وهي المكون الثالث المهم للدائرة الكهربائية.

الدائرة الكهربائية - مجموعة من الأجهزة المصممة لمرور التيار الكهربائي. تتكون الدائرة من مصادر الطاقة (المولدات) ، مستهلكي الطاقة (الأحمال) ، أنظمة نقل الطاقة (الأسلاك).

الدائرة الكهربائية هي مجموعة من الأجهزة والأشياء التي تشكل مسارًا لها كهرباء، العمليات الكهرومغناطيسية التي يمكن وصفها باستخدام مفهوم القوة الدافعة والتيار والجهد الكهرومغناطيسي.

يتكون أبسط التركيبات الكهربائية من مصدر (خلية جلفانية ، بطارية ، مولد ، إلخ) ، مستهلكين أو مستقبلات الطاقة الكهربائية (المصابيح المتوهجة ، السخانات الكهربائية ، المحركات الكهربائية ، إلخ) وتوصيل الأسلاك التي تربط أطراف مصدر الجهد بأطراف المستهلك. هؤلاء. الدائرة الكهربائية - مجموعة من المصادر المترابطة للطاقة الكهربائية وأجهزة الاستقبال والأسلاك التي تربطها (خط النقل).

تين. 1. مخطط كهربائي

الدائرة الكهربائية مقسمة إلى أجزاء داخلية وخارجية. ينتمي مصدر الطاقة الكهربائية نفسه إلى الجزء الداخلي من الدائرة الكهربائية. يتضمن الجزء الخارجي من الدائرة توصيل الأسلاك ، والمستهلكين ، ومفاتيح السكين ، والمفاتيح ، وعدادات الكهرباء ، أي كل ما هو متصل بأطراف مصدر الطاقة الكهربائية.

يمكن للتيار الكهربائي أن يتدفق فقط في دائرة كهربائية مغلقة. يؤدي كسر الدائرة في أي نقطة إلى توقف التيار الكهربائي.

تحت الدوائر الكهربائية ذات التيار المباشر في الهندسة الكهربائية ، تعني الدوائر التي لا يغير فيها التيار اتجاهه ، أي قطبية مصادر EMF ، حيث يكون ثابتًا.

تحت الدوائر الكهربائية للتيار المتردد ، تعني الدوائر التي يتدفق فيها التيار الذي يختلف مع الوقت (راجع. التيار المتناوب). 

مصادر الطاقة للدائرة هي الخلايا الجلفانية ، والمراكم الكهربائية ، والمولدات الكهروميكانيكية ، والمولدات الحرارية الكهروضوئية ، وما إلى ذلك. في التكنولوجيا الحديثة ، تستخدم المولدات الكهربائية بشكل أساسي كمصادر للطاقة. جميع إمدادات الطاقة لديها المقاومة الداخلية قيمته صغيرة مقارنة بمقاومة العناصر الأخرى للدائرة الكهربائية.

مستقبلات التيار المستمر هي محركات كهربائية تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية ، وأجهزة تدفئة وإضاءة ، ومحطات التحليل الكهربائي ، إلخ.

كمعدات مساعدة ، تشتمل الدائرة الكهربائية على أجهزة لتشغيل وإيقاف التشغيل (على سبيل المثال ، المفاتيح) ، وأدوات لقياس الكميات الكهربائية (على سبيل المثال ، مقاييس التيار الكهربائي والفولتميتر) ، وأجهزة الحماية (على سبيل المثال ، الصمامات).

تتميز جميع أجهزة الاستقبال الكهربائية بالمعلمات الكهربائية ، وأهمها الجهد والطاقة. للتشغيل العادي لجهاز الاستقبال الكهربائي ، من الضروري صيانته الفولطية. 

تنقسم عناصر الدائرة الكهربائية إلى نشطة وسلبية. تشتمل العناصر النشطة في الدائرة الكهربائية YES على تلك العناصر التي يحدث فيها EMF (مصادر EMF ، والمحركات الكهربائية ، والبطاريات أثناء الشحن ، وما إلى ذلك). تشمل العناصر السلبية YES أجهزة الاستقبال الكهربائية وأسلاك التوصيل.

تستخدم الدوائر لتمثيل الدوائر الكهربائية بشكل تقليدي. في هذه المخططات ، يُشار إلى المصادر والمستقبلات والأسلاك وجميع الأجهزة والعناصر الأخرى للدائرة الكهربائية باستخدام الرموز التقليدية (التعيينات الرسومية) المصنوعة بطريقة معينة.

وفقًا لـ GOST 18311-80:

دائرة إمداد الطاقة - دائرة كهربائية تحتوي على عناصر غرضها الوظيفي هو إنتاج أو نقل الجزء الرئيسي من الطاقة الكهربائية ، وتوزيعها ، وتحويلها إلى نوع آخر من الطاقة أو إلى طاقة كهربائية بقيم معلمات أخرى.

الدائرة المساعدة لمنتج كهربائي (جهاز) - دائرة كهربائية لأغراض وظيفية مختلفة ، وهي ليست دائرة كهربائية للطاقة لمنتج كهربائي (جهاز).

دائرة التحكم الكهربائي - دائرة مساعدة لمنتج كهربائي (جهاز) ، الغرض الوظيفي منها هو تنشيط المعدات الكهربائية و (أو) المنتجات أو الأجهزة الكهربائية الفردية أو لتغيير قيم معلماتها.

دائرة الإشارة الكهربائية - دائرة مساعدة لمنتج كهربائي (جهاز) ، والغرض الوظيفي منها هو تنشيط أجهزة الإشارة.

دائرة القياس الكهربائية - دائرة مساعدة لمنتج كهربائي (جهاز) ، والغرض الوظيفي منها هو قياس و (أو) تسجيل قيم المعلمات و (أو) تلقي معلومات حول قياسات منتج كهربائي (جهاز) أو كهربائي معدات.

وفقًا للخصائص الطوبولوجية ، تنقسم الدوائر الكهربائية إلى:

• للبساطة (أحادية الدائرة) ، ثنائية العقد ومعقدة (متعددة السلاسل ، متعددة العقد ، مسطحة (مسطحة) وحجمية) ؛

• ثنائي القطب ، مع ناتجين خارجيين (ثنائي القطب ومتعدد الأقطاب ، يحتوي على أكثر من ناتجين خارجيين (رباعي الأقطاب ، متعدد الأقطاب).

مصادر ومستقبلات (مستهلكو) الطاقة من وجهة نظر نظرية الدائرة ثنائية القطب ، لأن القطبين اللذين ينقلون من خلاله أو يستقبلون الطاقة ضروريان وكافيان لتشغيلهما. تسمى شبكة واحدة أو أخرى ذات طرفين نشطة إذا كانت تحتوي على مصدر ، أو شبكة سلبية - إذا كانت لا تحتوي على مصدر (الأجزاء اليمنى واليسرى من الدائرة ، على التوالي).

الأجهزة التي تنقل الطاقة من المصادر إلى المستقبلات هي أربعة أقطاب لأنها يجب أن تحتوي على أربعة مشابك على الأقل لنقل الطاقة من المولد إلى الحمل. أبسط جهاز لنقل الطاقة هو الأسلاك.

شبكات ذات طرفين نشطة وسلبية في الدائرة الكهربائية

مخطط الدائرة المكافئة المعمم

تتميز عناصر الدائرة الكهربائية التي لها مقاومة كهربائية وتسمى المقاومات بما يسمى بخاصية الجهد الحالي - اعتماد الجهد عند أطراف العنصر على التيار الموجود فيه أو اعتماد التيار في العنصر على الجهد عند أطرافه.

إذا كانت مقاومة عنصر ما ثابتة عند أي قيمة للتيار الموجود فيه وأي قيمة للجهد المطبق عليه ، فإن خاصية الجهد الحالي هي خط مستقيم ويسمى هذا العنصر بالعنصر الخطي.

بشكل عام ، تعتمد المقاومة على كل من التيار والجهد ... أحد أسباب ذلك هو التغير في مقاومة السلك عندما يمر التيار خلاله بسبب تسخينه. مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد مقاومة الموصل. ولكن نظرًا لأن هذا الاعتماد غير مهم في كثير من الحالات ، فإن العنصر يعتبر خطيًا.

دائرة كهربائية لا تعتمد مقاومتها الكهربائية للأقسام على القيم و الاتجاهات الحالية وتسمى الفولتية في الدائرة الدائرة الكهربائية الخطية ... تتكون هذه الدائرة فقط من عناصر خطية ويتم وصف حالتها بواسطة المعادلات الجبرية الخطية.

إذا كانت مقاومة عنصر الدائرة تعتمد بشكل كبير على التيار أو الجهد ، فإن خاصية الجهد الحالي تكون غير خطية ، ويسمى هذا العنصر بالعنصر غير الخطي.

الدائرة الكهربائية التي تعتمد مقاومتها الكهربائية لجزء واحد على الأقل من الأقسام على قيم أو اتجاهات التيارات والفولتية في هذا القسم من الدائرة تسمى دائرة كهربائية غير خطية... تحتوي هذه الدائرة على عنصر غير خطي واحد على الأقل.

عند وصف خصائص الدوائر الكهربائية ، يتم إنشاء علاقة بين قيم القوة الدافعة الكهربائية (EMF) ، والفولتية والتيارات في الدائرة مع قيم المقاومة ، والمحثات ، والسعة ، وطريقة بناء الدائرة.

عند تحليل الدوائر الكهربائية ، يتم استخدام المعلمات الطوبولوجية التالية للدوائر:

• فرع - جزء من دائرة كهربائية يتدفق من خلاله نفس التيار الكهربائي ؛
• عقدة - تقاطع فروع الدائرة الكهربائية. عادة ، المكان الذي يتصل فيه فرعين لا يسمى عقدة ، ولكن رابط (أو عقدة قابلة للتبديل) ، والعقدة تربط ثلاثة فروع على الأقل ؛
• الدائرة - سلسلة من فروع الدائرة الكهربائية التي تشكل مسارًا مغلقًا ، تكون إحدى العقد فيه بداية ونهاية المسار ، وتلتقي العقد الأخرى مرة واحدة فقط.

شريط تعليمي قديم. أحد الأجزاء السبعة من الشريط التعليمي القديم "الهندسة الكهربائية مع أساسيات الإلكترونيات" ، الذي صدر عام 1973.من معمل اللوازم المدرسية:

الدوائر الكهربائية والمغناطيسية ذات التيار الكهربائي المباشر