มีวิธีใดบ้างในการเชื่อมต่อองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า องค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า

เป็นที่รู้กันว่าวงจรไฟฟ้าคือชุดของอุปกรณ์ต่างๆ พวกเขารับประกันการไหล กระแสไฟฟ้ากระบวนการส่วนใหญ่ในกระบวนการสามารถกำหนดลักษณะด้วยปริมาณต่าง ๆ เช่นแรงดัน กระแส ความต้านทาน

จากที่กล่าวมาข้างต้น เราสามารถพูดได้ว่าวงจรไฟฟ้าคือชุดของวัตถุและอุปกรณ์บางอย่างที่ทำหน้าที่เป็น "เส้นทาง" สำหรับการไหลของกระแสไฟฟ้า ใน วงจรไฟฟ้ากระแสน้ำต่างๆ สามารถไหลได้ทั้งแบบคงที่และแบบสลับ วงจรไฟฟ้ามักจะพบได้ในนั้น การแสดงกราฟิก- แผนภาพไฟฟ้า ระบุองค์ประกอบทั้งหมดที่มีอยู่ในวงจร

ประเภทของวงจรไฟฟ้า

สามารถแบ่งออกได้ตามโครงสร้าง มีสองประเภทหลัก: แบบแยกสาขาและแบบไม่มีสาขา ประเภทแรกสามารถนำมาประกอบอย่างมีเงื่อนไขได้ ประเภทง่ายๆโซ่ ในวงจรไฟฟ้าดังกล่าว กระแสไฟฟ้าที่มีความแรงเท่ากันจะไหล โซ่แบบแยกแขนงมีลักษณะค่อนข้างเรียบง่ายและเป็นเส้นตรง มักจะมีองค์ประกอบจำนวนเล็กน้อย

อย่างไรก็ตาม โซ่แบบแยกสามารถเป็นแบบเรียบง่ายได้ ไม่ได้หมายความว่ามีโครงสร้างที่ซับซ้อน การแตกแขนงของห่วงโซ่หมายถึงการมีอยู่ของโหนดและกิ่งก้านในนั้นเท่านั้น

สาขา– นี่คือส่วนของวงจรไฟฟ้าที่อยู่ระหว่างสองโหนด ซึ่งมีองค์ประกอบเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ความแรงของกระแสในสาขาของวงจรแยกอาจแตกต่างกัน ปม– จุดเชื่อมต่อในวงจรไฟฟ้าอย่างน้อยสามสาขา

อื่น ลักษณะเด่นวงจรที่แยกจากกันจะเป็นเชิงเส้นหรือไม่เชิงเส้น หากวงจรมีองค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้น วงจรนั้นก็จะเรียกว่าไม่เชิงเส้นตามนั้น องค์ประกอบดังกล่าวรวมถึงองค์ประกอบที่มีลักษณะเฉพาะของแรงดันกระแสไม่เชิงเส้นหรือแรงดันคูลอมบ์ หากมีองค์ประกอบดังกล่าวอย่างน้อยหนึ่งรายการในห่วงโซ่ ห่วงโซ่ทั้งหมดจะอยู่ในหมวดหมู่ที่ไม่เชิงเส้น

วงจรเชิงเส้นไม่มีองค์ประกอบดังกล่าว แต่ไม่ได้มีเพียงองค์ประกอบเช่นตัวเก็บประจุ ตัวต้านทาน และตัวเหนี่ยวนำ วงจรเชิงเส้นสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นวงจรที่มี อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีลักษณะเฉพาะบางช่วง กล่าวคือ คุณลักษณะเหล่านี้เป็นลักษณะเชิงเส้น สิ่งเหล่านี้อาจเป็นแอมพลิฟายเออร์ต่างๆ อุปกรณ์อื่นที่มีองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ เป็นต้น

กลุ่มหลักขององค์ประกอบวงจรไฟฟ้า

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น วงจรไฟฟ้า จำเป็นต้องมีมากที่สุด องค์ประกอบต่างๆ, ทำหน้าที่ของตัวเอง ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม:

องค์ประกอบกลุ่มแรก- เหล่านี้เป็นแหล่งพลังงาน ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์ทั้งหมดที่ให้บริการจ่ายไฟให้กับวงจรไฟฟ้า เหล่านี้คือแบตเตอรี่เซลล์กัลวานิกเครื่องกำเนิดเทอร์โมอิเล็กทริกและเครื่องกลไฟฟ้า ฯลฯ ให้พลังงานแก่วงจรไฟฟ้า ลักษณะเฉพาะคือความต้านทานภายในต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับความต้านทานขององค์ประกอบที่เหลือของวงจรไฟฟ้า

องค์ประกอบกลุ่มที่สองที่จริงแล้วโหลดนั้นรวมถึงอุปกรณ์ทั้งหมดที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานประเภทอื่น ๆ เช่น เครื่องกล ความร้อน แสง ฯลฯ อุปกรณ์ในกลุ่มนี้เรียกอีกอย่างว่าเครื่องรับไฟฟ้า เครื่องรับไฟฟ้าได้แก่ อุปกรณ์ต่างๆ,กลไกต่างๆ เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า, อุปกรณ์แสงสว่าง, เครื่องทำความร้อน และอื่นๆ ลักษณะสำคัญคือแรงดันและกำลัง เพื่อให้อุปกรณ์ทำงานในโหมดปกติ จะต้องรักษาแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นให้คงที่ที่ปลายและขั้วต่อเสมอ

กลุ่มที่สามองค์ประกอบประกอบด้วยองค์ประกอบการสลับที่ออกแบบมาเพื่อส่งสัญญาณ พลังงานไฟฟ้าจากแหล่งพลังงาน (องค์ประกอบของกลุ่มแรก) ไปจนถึงเครื่องรับไฟฟ้า (องค์ประกอบของกลุ่มที่สอง) ได้แก่สายไฟ อุปกรณ์ต่างๆ ที่รองรับแรงดันและกระแส อุปกรณ์วัด อุปกรณ์ป้องกัน ฯลฯ

คุณสมบัติของการเชื่อมต่อองค์ประกอบวงจรไฟฟ้า

แน่นอนว่าองค์ประกอบทั้งหมดของวงจรไฟฟ้ามีปฏิสัมพันธ์กันเนื่องจากจำเป็นต้องเชื่อมต่อกัน การเชื่อมต่อมีสองประเภท: ตามลำดับและ ขนาน:

ที่ การเชื่อมต่อแบบอนุกรมองค์ประกอบทั้งหมดปฏิบัติตามอย่างเคร่งครัด - "จุดสิ้นสุด" ขององค์ประกอบหนึ่งเชื่อมต่อกับ "จุดเริ่มต้น" ของอีกองค์ประกอบหนึ่งซึ่งเชื่อมต่อในลักษณะเดียวกันกับองค์ประกอบถัดไป ในกรณีนี้ เป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับห่วงโซ่แบบแยกสาขา วงจรขนานมีกิ่งก้านสาขาจึงเป็นวงจรไฟฟ้าที่ซับซ้อนและแพร่หลายมากขึ้น

แนวคิดพื้นฐานและกฎหมายของทฤษฎีวงจรไฟฟ้า

วงจรไฟฟ้าจริงคือชุดอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อส่ง กระจาย และแปลงพลังงาน ใน กรณีทั่วไปวงจรไฟฟ้าประกอบด้วยแหล่งพลังงานไฟฟ้า ตัวรับพลังงานไฟฟ้า เครื่องมือวัด อุปกรณ์สวิตซ์ สายเชื่อมต่อและสายไฟ

วงจรไฟฟ้าหมายถึงชุดของแหล่งที่มา ผู้บริโภค (หรือองค์ประกอบเชิงโต้ตอบและเชิงโต้ตอบ ตามลำดับ) และเครื่องแปลงพลังงานไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกันในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง

เรียกว่าโซ่. เฉยๆถ้ามันประกอบด้วยองค์ประกอบแบบพาสซีฟเท่านั้นและ คล่องแคล่วหากมีองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ด้วย

แหล่งพลังงานไฟฟ้าเรียกว่าองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าที่แปลงพลังงานที่ไม่ใช่ไฟฟ้าเป็นพลังงานไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น: เซลล์กัลวานิกและแบตเตอรี่แปลงพลังงานเคมี องค์ประกอบเทอร์โม - ความร้อน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องกลไฟฟ้า - เครื่องกล

ผู้ใช้พลังงานไฟฟ้าเรียกว่าองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานที่ไม่ใช่ไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น: หลอดไส้ - ในแสงและความร้อน อุปกรณ์ทำความร้อน- เป็นมอเตอร์ความร้อน, มอเตอร์ไฟฟ้า - เป็นเครื่องกล

ตัวแปลงพลังงานไฟฟ้าเรียกว่าอุปกรณ์ที่เปลี่ยนขนาดและรูปแบบของพลังงานไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น: หม้อแปลง, อินเวอร์เตอร์แปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ, วงจรเรียงกระแส - เครื่องปรับอากาศเป็นค่าคงที่ อุปกรณ์สำหรับการแปลงความถี่

ในการคำนวณจะต้องแสดงอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละชิ้น วงจรที่เท่ากัน- วงจรสมมูลของวงจรไฟฟ้าประกอบด้วยชุดขององค์ประกอบในอุดมคติที่แสดง คุณสมบัติส่วนบุคคลอุปกรณ์ที่มีอยู่จริง ดังนั้นตัวต้านทานในอุดมคติ (ความต้านทาน ร) คำนึงถึงการแปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นความร้อน งานเครื่องกล หรือการแผ่รังสี ตัวเก็บประจุในอุดมคติ (ความจุ กับ) และตัวเหนี่ยวนำ (ตัวเหนี่ยวนำ ล) มีลักษณะความสามารถในการสะสมพลังงานจากสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กตามลำดับ

แหล่งกำเนิด ผู้บริโภค และสายเชื่อมต่อก่อให้เกิดวงจรไฟฟ้า ในแต่ละส่วนซึ่งก แรงดันไฟฟ้าและรั่วไหล กระแสไฟฟ้าโดยทั่วไปแรงดันและกระแสเหล่านี้สามารถคงที่และแปรผันตามเวลาและขึ้นอยู่กับคุณสมบัติขององค์ประกอบของวงจร ในส่วนนี้จะพิจารณากระแสตรงและแรงดันไฟฟ้า

ศึกษาวงจรไฟฟ้าจริงโดยใช้แบบจำลองที่แสดงภาพไว้ สัญลักษณ์ในรูปแบบ ไดอะแกรมไฟฟ้า.

แรงดันไฟฟ้า Uบนองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าจะแสดงในแผนภาพ (รูปที่ 1.1) ด้วยเครื่องหมาย "+" และ "–" ซึ่งสมเหตุสมผลเมื่อพิจารณาร่วมกันเท่านั้นเพราะ เครื่องหมาย "+" แสดงถึงจุดที่มีศักยภาพค่อนข้างสูง

. (1.1)

หน่วยวัด คุณ– โวลต์ (บี).

ปัจจุบัน ผมในองค์ประกอบวงจรไฟฟ้าจะแสดงด้วยลูกศรในแผนภาพ (รูปที่ 1.2) และระบุทิศทางของการเคลื่อนที่ตามลำดับของค่าบวก ค่าไฟฟ้าถ้ากระแส I แสดงเป็นจำนวนบวก

หน่วยวัด ฉัน– แอมแปร์(ก)

เรียกว่าความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและแรงดันทั่วทั้งองค์ประกอบวงจร ลักษณะแรงดันกระแส (ลักษณะโวลต์-แอมแปร์)องค์ประกอบซึ่งโดยปกติจะแสดงเป็นกราฟิก ในรูป 1.3 แสดงคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของผู้บริโภค ประเภทต่างๆ- ลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (1) และ (3) สอดคล้องกับองค์ประกอบเชิงเส้น และคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงส่วนโค้ง (2) สอดคล้องกับองค์ประกอบไม่เชิงเส้น

ในบทช่วยสอนนี้ เราศึกษาเฉพาะวงจรเชิงเส้นที่ความสัมพันธ์ const = เคหรือการเบี่ยงเบนจากค่าคงที่มีน้อย ในกรณีนี้ เมื่อแสดงคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันด้วยเส้นที่ใกล้กับเส้นตรง ให้ถือว่าผู้ใช้บริการปฏิบัติตาม กฎของโอห์มตามแรงดันและกระแสที่เป็นสัดส่วนกัน ปัจจัยสัดส่วนนี้ เคเรียกว่า ความต้านทานไฟฟ้า องค์ประกอบ รซึ่งวัดใน โอมาฮา(โอห์ม).

ในฐานะผู้บริโภคในทฤษฎีวงจรไฟฟ้า ดี.ซีทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานที่มีความต้านทาน ( ร) ซึ่งกฎของโอห์มใช้ได้:

หรือ , . (1.3)

การกำหนดตัวต้านทานบนวงจรไฟฟ้าแสดงในรูปที่ 1 1.4.

ส่วนกลับของการต่อต้านเรียกว่า การนำไฟฟ้า,ซึ่งมีการวัดใน ซีเมนส์(ซม.)

กฎของโอห์มสามารถแสดงได้ในแง่ของการนำไฟฟ้า:

. (1.4)

ในองค์ประกอบแบบพาสซีฟ กระแสจะไหลจากจุดที่มีศักยภาพค่อนข้างสูงไปยังจุดที่มีศักยภาพค่อนข้างต่ำ ดังนั้นในรูป 1.5 ลูกศรปัจจุบันมุ่งจาก “+” ถึง “–” ซึ่งสอดคล้องกับกฎของโอห์มในรูปแบบ

. (1.5)

สำหรับการกำหนดที่นำมาใช้ในรูปที่. 1.6 กฎของโอห์มควรเขียนในรูปแบบต่อไปนี้: .

ดังนั้น ใน TOE ผู้บริโภคจึงถูกจำลองว่าเป็นผู้บริโภคในอุดมคติ ซึ่งคุณสมบัติถูกกำหนดโดยค่าของพารามิเตอร์ตัวเดียว ( รหรือ ช).

แหล่งพลังงานมีการสร้างแบบจำลองโดยใช้ แหล่งที่มาของอีเอ็มเอฟ (อี) หรือแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า และแหล่งจ่ายกระแส ( เจ- ลักษณะแรงดันกระแสของแหล่งพลังงานเป็นลักษณะภายนอกซึ่งมักจะมีลักษณะตกเนื่องจาก ในกรณีส่วนใหญ่ เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น แรงดันแหล่งจ่ายจะลดลง

แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าในอุดมคติ- นี่คือองค์ประกอบวงจรที่แรงดันไฟฟ้าไม่ขึ้นอยู่กับกระแสและเป็นค่าคงที่ที่กำหนด ซึ่งสอดคล้องกับมันในรูปที่ 1 1.7 คุณลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสต่อเนื่อง

ในความเป็นจริงเรากำลังเผชิญกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าจริงที่แตกต่างกัน แหล่งที่มาในอุดมคติความจริงที่ว่าแรงดันไฟฟ้าลดลงตามปริมาณการใช้กระแสไฟที่เพิ่มขึ้น ลักษณะแรงดันกระแสของแหล่งจ่ายแรงดันจริงแสดงไว้ในรูปที่ 1 1.7 มีเส้นประ ค่าแทนเจนต์ของมุมเอียงซึ่งเท่ากับความต้านทานภายในของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า ร 0 . แหล่งจริงใดๆ ที่มีความต้านทานโหลด ร >> ร 0 สามารถทำให้เป็นอุดมคติได้ดังต่อไปนี้ (รูปที่ 1.8):

คุณ 12(จริง) = ไออาร์-อี,

อีจริง = อี-ไออาร์ (1.6)

ดังนั้นคุณสมบัติของแหล่งกำเนิด EMF หรือแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าจริงจึงถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์สองตัว - EMF ที่สร้างขึ้น อีและความต้านทานภายใน ร 0 .

แหล่งกำเนิดปัจจุบันในอุดมคติ- นี่คือองค์ประกอบวงจรที่กระแสไม่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและเป็นค่าคงที่ที่กำหนด ซึ่งสอดคล้องกับลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสต่อเนื่องในรูป 1.9.

ในแหล่งกำเนิดกระแสจริง เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น กระแสที่สร้างขึ้นจะลดลง ลักษณะแรงดันกระแสของแหล่งจ่ายกระแสจริงแสดงไว้ในรูปที่ 1 1.9 มีเส้นประ แทนเจนต์ของมุมเอียงซึ่งเท่ากับค่าการนำไฟฟ้าภายในของแหล่งกำเนิดกระแส ช 0 . แหล่งกำเนิดกระแสจริงใด ๆ สามารถลดลงเป็นแหล่งในอุดมคติได้ดังนี้ (รูปที่ 1.10):

, (1.7)

ที่ไหน เจ, ช 0 – พารามิเตอร์คงที่

ดังนั้นคุณสมบัติของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนจึงถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์สองตัว: กระแสไฟฟ้าที่ขับเคลื่อน เจและการนำไฟฟ้าภายใน ช 0 . ยิ่งน้อย. ช 0 ยิ่งลักษณะของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าที่แท้จริงใกล้เคียงกับแหล่งกำเนิดในอุดมคติมากขึ้นเท่านั้น

เพราะ ความต้านทานภายใน แหล่งที่มาที่แท้จริงสามารถนำมาประกอบกับผู้บริโภคของวงจรได้เสมอ นอกจากนี้จะพิจารณาเฉพาะแหล่งแรงดันและกระแสในอุดมคติเท่านั้น

สายไฟที่เชื่อมต่อผู้บริโภคและแหล่งที่มาโดยธรรมชาติแล้วยังเกี่ยวข้องกับผู้ใช้พลังงานอีกด้วย อย่างไรก็ตาม มักเชื่อกันว่าสายไฟทำหน้าที่เชื่อมต่อเท่านั้น และทำหน้าที่เพียงเพื่อแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบแต่ละส่วนของวงจรเชื่อมต่อถึงกันอย่างไร ความต้านทานของสายไฟหากไม่สามารถละเลยได้จะถูกนำมาพิจารณาโดยการเชื่อมต่อผู้บริโภคเพิ่มเติมในตำแหน่งที่เหมาะสมในวงจร

ดังนั้นในทฤษฎีวงจรไฟฟ้าเชิงเส้น วัตถุประสงค์ของการศึกษาคือ รูปแบบการคำนวณประกอบด้วยผู้บริโภคและแหล่งที่มาในอุดมคติ การกำหนดค่าและคุณสมบัติขององค์ประกอบที่กำหนดโดยเงื่อนไขของปัญหา

เมื่อแก้ไขปัญหา คุ้มค่ามากที่ให้ไว้ โครงสร้างวงจรไฟฟ้า (โทโพโลยี)กำหนดโดยธรรมชาติของการเชื่อมต่อระหว่างองค์ประกอบต่างๆ

วงจรไฟฟ้าคือชุดของแหล่งกำเนิดและตัวรับพลังงานไฟฟ้าที่เชื่อมต่อถึงกันซึ่งกระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านได้

วงจรไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยแหล่งกำเนิดเครื่องรับพลังงานไฟฟ้าที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมหนึ่งชุดขึ้นไป (โหลดผู้บริโภค) และสายไฟเชื่อมต่อ (รูปที่ 1.2) ข้าว. 1.2

แหล่งพลังงานก่อตัวขึ้น ส่วนด้านในวงจรไฟฟ้าและคอนซูเมอร์ - พร้อมสายเชื่อมต่อ เครื่องมือวัดและอุปกรณ์สวิตชิ่ง - ส่วนภายนอกของวงจร

เมื่อส่วนด้านนอกและด้านในของวงจรเกิดเป็นวงจรปิด กระแสไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในวงจร

ขนาดหรือความแรงของกระแสไฟฟ้าถูกกำหนดโดยปริมาณไฟฟ้า (ประจุ) ที่ผ่านหน้าตัดของตัวนำต่อหน่วยเวลา:

ฉัน=,ก- สำหรับกระแสตรง ί =,ก- สำหรับกระแสสลับ

การผ่านของกระแสไฟฟ้าในวงจรมีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการแปลงพลังงานอย่างต่อเนื่องในแต่ละองค์ประกอบ

ในกระบวนการแปลงพลังงานประเภทอื่นเป็นพลังงานไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะตื่นเต้นในแหล่งพลังงาน อี,ใน.

วงจรภายนอกและแหล่งพลังงานนั้นมีความต้านทานต่อกระแสไฟฟ้าที่ผ่าน

ลักษณะทางกายภาพของความต้านทานโอห์มมิก ร– การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมและโมเลกุลของร่างกาย (ตัวนำยิ่งยวด) ปริมาณความต้านทานขึ้นอยู่กับวัสดุ รูปร่าง และขนาดของตัวนำ:

ร = , โอห์ม. (1.8)

ส่วนกลับของความต้านทานเรียกว่าการนำไฟฟ้า:

=, ซม. (1.9)

แรงเคลื่อนไฟฟ้า อีแรงดันไฟฟ้า คุณ, ปัจจุบัน ฉัน, ความต้านทาน รในสายโซ่ที่ง่ายที่สุดซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยกฎของโอห์ม:

ฉัน=. (1.10)

สำหรับวงจรในรูป 1.2:

ฉัน=

. (1.11)

จาก (1.11) เป็นไปตามสมการสถานะทางไฟฟ้าของวงจร (รูปที่ 1.2):

อี= ไออาร์ 0 +IR= ไออาร์ 0 +คุณ; (1.12)

อี=U+I·R 0. (1.13)

จาก (1.13) เป็นไปตามนั้น อี>คุณ ตามจำนวนแรงดันตกคร่อมความต้านทานภายใน: ฉัน ร 0. (1.14)

ขึ้นอยู่กับคำจำกัดความของแรงดันไฟฟ้า วิธีการทำงานเพื่อย้ายประจุ +1 สามารถเขียนได้:

ก=คุณถาม= หน่วยการเรียนรู้; (1.15)

ป==คุณฉัน, (1.16)

ที่ไหน ก– งานปัจจุบัน เจ;ร– กำลังปัจจุบัน ว.

หากในส่วนของพลังงานไฟฟ้าของวงจรถูกแปลงเป็นความร้อนเท่านั้น สูตร (1.15) และ (1.16) สามารถเขียนต่างกันได้ (โดยการแทนที่ คุณ=ฉัน ร):

ก=ฉัน 2 รตและ ป= ฉัน 2 ร.

นี่คือกฎจูล–เลนซ์ (ยอมรับค่าสัมประสิทธิ์ 0.24 สำหรับการแปลง กจาก เจวี อุจจาระ).

ในการคำนวณวงจร ให้เลือกทิศทางบวกแบบมีเงื่อนไข อีคุณ, ฉันและมีลูกศรระบุ (รูปที่ 1.3)

กระแสในวงจรที่ง่ายที่สุดเกิดขึ้นพร้อมกันในทิศทางกับ EMF ในวงจรที่ซับซ้อน ทิศทางของกระแสในสาขาใดๆ จะไม่ชัดเจนเสมอก่อนการคำนวณ ดังนั้นจึงถูกเลือกโดยพลการ ลูกศรแรงดันไฟฟ้า คุณถูกชี้นำจากจุดที่มีศักยภาพสูงไปยังจุดที่มีศักยภาพต่ำกว่า

1.3. โหมดการทำงานของวงจรไฟฟ้ากระแสตรง

ลักษณะที่โดดเด่นที่สุดคือ 4 โหมด: เล็กน้อย, ความเร็วรอบเดินเบาลัดวงจรและจับคู่

โหมดแหล่งกำเนิดและตัวรับที่ระบุในวงจรไฟฟ้านั้นมีลักษณะเฉพาะคือแรงดันไฟฟ้ากระแสและพลังงานนั้นสอดคล้องกับค่าที่ผู้ผลิตออกแบบไว้

โหมดไม่ได้ใช้งาน กระแสของแหล่งกำเนิดและตัวรับเป็นศูนย์ ( ฉัน=0).

โหมดลัดวงจร แรงดันไฟฟ้าในพื้นที่เป็นศูนย์ ( คุณ ไฟฟ้าลัดวงจร=0) ตัวรับจะถูกสับเปลี่ยนโดยมีความต้านทานต่ำมาก ร→0.

โหมดประสานงาน - เมื่อองค์ประกอบแฝงของวงจรภายนอกใช้งานได้ กำลังสูงสุดกับแหล่งนี้

มันง่ายที่จะได้เงื่อนไขของระบอบการปกครองที่เจรจาไว้ ให้เราเขียนสมการสถานะไฟฟ้าของวงจรที่ง่ายที่สุด (รูปที่ 1.1):

อี=ยู+อาร์ 0 ฉัน, ที่ไหน U=ไอ·ร. (1.17)

ร– ความต้านทานของวงจรภายนอก

ร 0 – ความต้านทานแหล่งที่มา

ลองคูณ (1.17) ด้วย ฉัน:

อีไอ = UI + ร 0 ฉัน 2 ,

ป 1 = ป 2 + ป 0 ,

ร 1 – แหล่งพลังงาน

ร 2 – กำลังที่ส่งไปยังวงจรภายนอก

ร 0 – การสูญเสียพลังงานจากแหล่งภายใน

ร 2 = คุณฉัน= ร.พ. 2 = ร

- มีสูงสุด

เมื่อค่า:

– สูงสุด เช่น:

(ร 0 +ร) 2 –2R(ร 0 +ร)= 0, ร 0 +อาร์–2อาร์= 0ร=ร 0 .

ดังนั้นวงจรภายนอกและแหล่งกำเนิดจึงทำงานในโหมดประสานงานเมื่อใด ร= ร 0 .

ประสิทธิภาพในโหมดจับคู่คือ:

η ==

=

=0,5.

วงจรโหมดจับคู่จะต้องได้รับการจัดการ เมื่อประสิทธิภาพต่ำไม่มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากพลังงานต่ำของวงจร และเมื่อปัญหาของกำลังสูงสุดในโหลดมีชัยเหนือการพิจารณาทางเศรษฐกิจ

บุคคลใดก็ตาม เว้นเสียแต่ว่าเขาจะละทิ้งประโยชน์ของอารยธรรม จะถูกรายล้อมไปด้วยอุปกรณ์ไฟฟ้ามากมาย คุณไม่จำเป็นต้องมองหาตัวอย่างไกล: ทีวี โทรศัพท์ สิ่งที่ธรรมดาที่สุด ฯลฯ พื้นฐานของทั้งหมด อุปกรณ์ที่คล้ายกันเป็นวงจรไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม แหล่งข้อมูลวรรณกรรมหลายแห่งให้คำจำกัดความที่คล้ายกันเกี่ยวกับ ความหลากหลายที่ง่ายที่สุด- เหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่มีความซับซ้อนมากจนการบำรุงรักษาได้รับความไว้วางใจจากระบบคอมพิวเตอร์ แปลกจริงๆ โดยเฉพาะถ้าคุณจำได้ หน่วยประมวลผลกลาง คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลด้วยทรานซิสเตอร์หลายล้านตัว - มีวงจรไฟฟ้าด้วย เหตุผลที่ทำให้คำจำกัดความข้างต้นง่ายขึ้นก็คือสิ่งใด ๆ แม้แต่สิ่งที่ซับซ้อนที่สุด แผนภาพไฟฟ้าสามารถแสดงเป็นแบบฟอร์มได้ ปริมาณมากส่วนประกอบที่ง่ายที่สุด ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปได้ที่จะแสดง การคำนวณที่จำเป็นโดยใช้สูตรที่รู้จัก

ดังนั้นเราจึงตัดสินใจเลือกแบบเรียบง่ายและแบบซับซ้อน ทีนี้มาอธิบายว่าวงจรไฟฟ้าคืออะไร เพื่อให้ชัดเจนยิ่งขึ้นลองพิจารณาดู ตัวอย่างที่ง่ายที่สุด- ไฟฉายไฟฟ้า และไม่ใช่ชิปควบคุม (โหมดการสลับการกะพริบ ฯลฯ ) แต่เป็นชิปที่ใช้บ่อยที่สุด - พร้อมแบตเตอรี่, หลอดไฟและสวิตช์ไฟ ประกอบด้วยตัวเครื่องซึ่งเป็นที่ตั้งของแหล่งกำเนิด ซึ่งเป็นช่องใส่แบตเตอรี่ที่มีหน้าสัมผัสสองช่อง ด้วยการใส่แบตเตอรี่เข้าไปในตัวเครื่องและกดสวิตช์ จะทำให้หลอดไฟมีทิศทางที่สว่างสดใส หลังจากเสร็จสิ้นการกระทำเหล่านี้แล้ว เราได้สร้างสิ่งที่เรียกว่าวงจรไฟฟ้า (ในคำสแลงมืออาชีพ เราได้ประกอบวงจร) ไฟฟ้า (แบตเตอรี่) พุ่งไปตามเส้นทาง: หน้าสัมผัสขั้วบวก - ตัวนำ, สวิตช์สลับ - หลอดไฟ - ขั้วลบ สิ่งนี้เรียกว่า "วงจรไฟฟ้าที่ง่ายที่สุด" ในตัวอย่างที่มีไฟฉาย มีองค์ประกอบสามประการ: แหล่งกำเนิด EMF สวิตช์สลับ และหลอดไฟ เป็นที่น่าสังเกตว่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน (กระแส) เป็นไปได้เท่านั้น วงปิดดังนั้นหากปิดสวิตช์สลับและวงจรขาด สวิตช์จะหายไปแม้ว่าแรงดันไฟจ่ายจะยังคงอยู่ก็ตาม อย่างไรก็ตาม กระบวนการทั้งหมดสามารถอธิบายและคำนวณได้ไม่เฉพาะผ่านกระแสเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแรงดันไฟฟ้า กำลัง และ EMF อีกด้วย

เครื่องมือคำนวณสากลคือกฎของโอห์ม ในกรณีนี้ดูเหมือนว่า:

ที่ฉันอยู่ในปัจจุบัน แอมแปร์; E - EMF, โวลต์; R - ความต้านทานของหลอดไฟ, โอห์ม; r คือความต้านทานของแหล่งกำเนิด EMF, Ohm ในตัวอย่างที่ใช้ อิทธิพลของสวิตช์สลับจะไม่ถูกนำมาพิจารณา เนื่องจากไม่มีนัยสำคัญ

ดังนั้นวงจรไฟฟ้าและองค์ประกอบของวงจรอาจรวมถึงแหล่งพลังงาน ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ ฯลฯ ยิ่งไปกว่านั้น ทั้งหมดนี้จะต้องเชื่อมต่อเข้าด้วยกันด้วยตัวนำที่สร้างเส้นทางต่อเนื่องสำหรับการส่งผ่านของกระแสไฟฟ้า

โซ่ธรรมดาแบ่งออกเป็นแบบไม่มีกิ่งก้านและแบบกิ่งก้าน ในกรณีแรกกระแสเดียวกันจะผ่านองค์ประกอบทั้งหมด (กฎสำหรับผู้บริโภค) ในกรณีที่สอง จะมีการเพิ่มหนึ่งสาขาขึ้นไปโดยเชื่อมต่อกับวงจรที่ง่ายที่สุดที่พิจารณาผ่านโหนด ในกรณีนี้จะเกิดการเชื่อมต่อแบบผสมขององค์ประกอบวงจร ดังนั้นค่าของกระแสที่ไหลในแต่ละสาขาจึงแตกต่างกัน ที่นี่สาขาคือส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้าซึ่งมีกระแสเดียวกันไหลผ่านองค์ประกอบทั้งหมดและปลายด้านตรงข้ามเชื่อมต่อกันที่สองโหนด ดังนั้น โหนดคือจุดในวงจรไฟฟ้าที่มีสาขาตั้งแต่ 3 สาขาขึ้นไปมาบรรจบกัน บน แผนภาพวงจรโหนดมักถูกระบุด้วยจุดซึ่งทำให้การรับรู้ (การอ่าน) ง่ายขึ้น