Замкнутая электрическая цепь
Простейшая электрическая цепь состоит из источника электрической энергии, ее потребителя и соединительных проводов (см. рис. 1).
Рисунок 1. Простейшая электрическая цепь: Б — источник электрической энергии; SA — выключатель; EL — потребитель электрической энергии (лампа).
Кроме того, в электрическую цепь обычно включаются электроизмерительные приборы и приборы для замыкания и размыкания цепи (рис. 2).
Рисунок 2. Замкнутая электрическая цепь
Любая замкнутая электрическая цепь делится на две части: внешнюю, называемую внешним участком цепи, и внутреннюю, называемую внутренним участком цепи.
Внешний участок (внешняя цепь) состоит из одного или нескольких потребителей электрической энергии, соединительных проводов и различных приборов, включенных в эту цепь. Внутренний участок (внутренняя цепь) представляет собой сам источник электрической энергии.
Соберем замкнутую электрическую цепь, взяв, например, в качестве источника электрической энергии аккумуляторную батарею (рис. 2,3), а в качестве потребителя электрической энергии — электрическую лампочку накаливания. Включим в цепь амперметр и выключатель, при помощи которого можно замыкать и размыкать цепь.
Рисунок 3. Электрическая схема простейшей цепи
Когда выключатель разомкнут, т. е. когда электрическая цепь разорвана, лампочка не горит, а стрелка амперметра стоит на нуле, т. е. электрического тока в цепи нет. Замкнув цепь, нетрудно убедиться, что лампочка загорится, а стрелка амперметра отклонится на какой-то угол, что свидетельствует о наличии в цепи электрического тока.
Из этого опыта можно сделать вывод, что электрический ток проходит только по замкнутой цепи. Следовательно, непременным условием наличия электрического тока в цепи является надежное соединение проводниками источника электрической энергии с ее потребителями.
Источниками электрической энергии для питания радиотехнической аппаратуры служат гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы и т. д.
Потребителями электрической энергии в электро- и радиотехнических устройствах являются электродвигатели, сельсины, реле, электронно-лучевые трубки, дискретные элементы (резисторы, диоды, транзисторы . ), интегральные схемы и т.п. Для соединения источников и потребителей электрической энергии применяются металлические проводники различной формы, длины и толщины, изолированные один от другого.
Вернемся вновь к простейшей замкнутой цепи. Соберем схему, показанную на рис. 4, и будем поочередно включать амперметр в разные точки цепи, заметим, что куда бы прибор ни был включен, он покажет одну и ту же величину тока.
Рисунок 4. В любой из точек такой цепи амперметр покажет одну и ту же величину тока
Исходя из этого можно сделать такой вывод: в замкнутой электрической цепи, не имеющей ответвлений, величина тока на всех участках цепи одинакова.
ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!
Что такое электрическая полярность и для чего нужна замкнутая электрическая цепь?
Задумывались ли вы над тем, почему у трамваев или у электропоездов один воздушный провод, а у троллейбусов их два?
Собственно, в каждой электрической цепи постоянного тока необходимы два провода, идущих от двух полюсов источника тока.
По одному проводу электрический ток поступает в цепь, а по другому он обязательно должен вернуться обратно в источник.
У трамваев и электрических поездов в сущности тоже два провода. Но вторым из них (обратным) служат рельсы. Ток по ним возвращается на электростанцию или подстанцию.
Это вполне реальное явление. Чтобы создать непрерывный и возможно лучший проводящий путь для обратного тока и чтобы уменьшить его утечку в землю, принимаются специальные меры.
В трамвайных линиях стыки рельсов сваривают, а на электрифицированных железных дорогах в стыках между рельсами делают проводящие медные соединители. На питающих тяговых подстанциях один из полюсов соединяется с воздушными проводами, а другой — с рельсами посредством отсасывающего кабеля.
А чтобы ток по пути не растекался в землю, рельсы стараются лучше изолировать от грунта — применяют крупнозернистый балласт, устраивают водоотводы, а шпалы пропитывают веществами, не содержащими металлических солей (не проводящими электричества).
Что же касается троллейбусов, то хорошо проводящих металлических рельсов у них нет. А использовать землю в качестве обратного провода нельзя, потому что колеса вагонов изолированы от нее резиновыми шинами. Вот почему здесь приходится делать два провода и соединять с ними вагон двумя «усами» — токоприемниками.
Случается, что у троллейбуса отскочит токоприемник. Остановится ли вагон, если связь нарушится не с обоими проводами, а только с одним? И имеет ли значение, с каким именно? Конечно, не имеет — ведь ток в цепи электродвигателей прекратится в каком бы месте не разомкнулась цепь.
Своеобразно построены электрические цепи и в автомобиле. От его генератора и батареи аккумуляторов к лампам, запальным свечам и др. проведено лишь по одному проводу. Обратно к источнику ток возвращается через металлический корпус машины или, как говорят автомобилисты, через массу. Однако для этого на обоих концах — у источника и у потребляющих приборов — другой полюс должен быть хорошо присоединен к этой массе.
Военные связисты применяли однопроводные полевые телефонные линии. На обоих концах линии один из полюсов заземлялся, и вторым проводом служила земля.
Правда, потом оказалось, что при таком способе можно через землю подслушать телефонные разговоры. Для этого надо вдоль линии закопать два чувствительных электрода и во много раз усилить «пойманные» токи. Значит и здесь обратные токи, идущие через землю, — вещь совершенно реальная.
Ток всегда идет по замкнутой и непрерывной электрической цепи
Ток возникает в результате движения свободных зарядов (обычно электронов), которые находятся внутри определенного проводящего материала в электрической цепи. В замкнутой электрической цепи заряд электронов всегда движется от отрицательного полюса к положительному полюсу.
Ток всегда идет по замкнутой и непрерывной цепи проводников, обычно проводов, протянувшихся от одного полюса источника электроэнергии до другого.
Ток по проводникам распространяется с чрезвычайно большой скоростью — с такой же, как и свет: Чему равна скорость тока
Перед вами на столе светится электрическая лампочка. Откуда идет ток? Проследите весь путь его от полюса до полюса. Он подается с генераторов электростанции, находящейся, быть может, за десятки или сотни километров от вашего города — сначала по воздушной линии, потом по подземным кабелям.
От ввода в ваш дом провода с током поднялись по лестничной клетке, вошли в вашу квартиру. Проследите дальше, как от квартирного ввода ток по проводу направился вдоль коридора, ответвился в вашу комнату, прошел вдоль стены через штепсельную розетку и шнур и наконец попал в лампочку и произвел в ней свою работу.
А дальше? По другому проводу ток ушел обратно к квартирному вводу, а затем, пройдя десятки километров, вернулся на электростанцию, к другому полюсу генератора. Без этого не будет замкнутой цепи — не будет и тока.
Электрические реки
Поток электроэнергии по металлическим проводам и кабелям — это своего рода «электрические реки», русла которых умело проложены человеком. Но обратите внимание на их характерное отличие от обычных водяных рек.
На географической карте маленькие реки сливаются между собой и образуют все более широкую и полноводную реку. Мощная же «электрическая река», наоборот, подходя к местам потребления, разветвляется на все более мелкие речки и ручейки, подводящие энергию к многочисленным потребителям электроэнергии.
В большом городе поток электроэнергии растекается по его районам, улицам, домам, квартирам или по заводам, цехам и отдельным станкам и машинам.
Ценность металлических каналов электроэнергии состоит в том, что они не только передают ее на большие расстояния, но и распределяют, направляют, подводят в каждое нужное место, к тысячам и миллионам ламп, двигателям, нагревателям и т. д.
И не только это. В электротехнике строятся разнообразные и часто очень сложные электрические цепи и схемы. Прежде чем дойти до потребителей, ток испытывает сложные превращения, проходит через многочисленные приборы: выключатели, переключатели, реле, магнитные пускатели, сопротивления, электромагнитные катушки, трансформаторы, электронные приборы. Между этими элементами электрической цепи установлена определенная и часто весьма сложная электрическая связь, объединяющая их для выполнения поставленной задачи.
Эта связь между элементами электрических цепей и схем также осуществляется металлическими проводами и кабелями. Проводящие пути тока бывают очень сложными, и при построении электрических цепей и схем возникает много интересных вопросов, ответы на которые смотрите в статьях из нашего научно-популярного тематического раздела — Про электричество для чайников
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Почему ток идет только по замкнутой цепи?
Здравствуйте.
Я начал изучать электронику.
Есть вопрос:
Почему ток идет только по замкнутой цепи?
Если у нас на одном конце провода будут постоянно появляться электроны, а на другом конце исчезать, разве не пойдет по проводу ток?
А если ток пойдет, то почему при соеденении плюса одной батарейки с минусом другой, ток не идет, ведь насколько я понимаю, на минусе батарейки вечно появляются электроны, а на плюсе исчезают?
- Вопрос задан более двух лет назад
- 1082 просмотра
Комментировать
Решения вопроса 0
Ответы на вопрос 4
Системный программист ^_^
Почему ток идет только по замкнутой цепи?
Потому что электроны могут двигаться только по проводнику. И для движения им нужна электродвижущая сила (ЭДС, напряжение)
Если у нас на одном конце провода будут постоянно появляться электроны, а на другом конце исчезать, разве не пойдет по проводу ток?
пойдет, так оно и работает. но нужно, чтобы кто-то подкидывал электроны с одного конца и забирал на другом
А если ток пойдет, то почему при соеденении плюса одной батарейки с минусом другой, ток не идет
вы здесь немного путаете с электростатикой. помните из школьного курса опыты с эбонитовой палочкой и большими металлическими сферами? Вот там как раз эта ситуация, на сфере скапливаются электроны и прикосновением, или соединением с другой сферой эти электроны перебегают. в случае с батарейкой и конденсатором ситуация немного другая.
Допустим, есть конденсатор. В нём очень тонкой пластинкой разделены два проводника — пластины. При зарядке конденсатора, электроны с одной пластины перебегают на другую. Получается, на одной стороне электрончиков много, на другой — недостаток. Электроны хотят вернуться назад, чтобы уравновесить баланс назад и вернуться к нейтральности, но цепь разорвали и они не могут этого сделать. К тому же, пластины совсем близко друг к другу, и электроны и «дырки» через слой диэлектрика тянутся друг к другу, но не могут соединиться, мешает барьер. Кстати, чем сильнее они «тянутся», тем больше энергии может накопить конденсатор, за счет этого заряд и удерживается. Так вот. Если электрон попытается убежать из этой «ловушки», если вы соедините его ножку с каким-нибудь другим конденсатором, у него не получится! Потому что конденсатор потеряет нейтральность. «дырки» с другой стороны диэлектрика тянут электроны обратно.
А вот если замкнуть цепь, то другое дело! Электрон побежит на обратную сторону пластины через всю цепь, нейтральность сохранится, а заряды взаимоуничтожатся.
В батарейке и аккумуляторе немного похоже, но с привкусом химии и реакций
Замкнутая и разомкнутая электрическая цепь
Электрической цепью называют совокупность различных устройств, которые соединены конкретным способом. Устройства должны обеспечивать путь для протекания электрического тока. Существуют различные элементы цепей, служащие для множества целей. Для описания цепей используют специальные электрические схемы.
В состав любой электрической цепи входят различные элементы:
- Источник тока. Им, например, может быть катушка индуктивности, по которой какое-то время шёл ток внешнего источника.
- Проводники;
- Нагрузка (в случае, когда она постоянна, вольтамперная характеристическая кривая представляет собой прямую линию, а такая нагрузка зовётся линейной;
- Устройства защиты;
- Устройства коммутации.
Статья: Замкнутая и разомкнутая электрическая цепь
Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов
Различают два вида элементов цепей: пассивные и активные. Пассивные представляют собой соединительные элементы и приборы-потребители электроэнергии, также к пассивным элементам относятся конденсаторы. Активные элементы — это электродвигатели, заряжающиеся аккумуляторы и различные источники ЭДС.
Основными видами электрической цепи являются:
- замкнутая цепь;
- разомкнутая цепь.
Замкнутая электрическая цепь
Замкнутая электрическая цепь представляет собой наиболее простой вариант соединения. Она состоит из источника электроэнергии, потребителя энергии и соединительных элементов в виде обычных проводов. Провода в цепи обязательно должны иметь соответствующую изоляцию.
Для обеспечения стабильной и безопасной работы электрической цепи ее снабжают дополнительными элементами. Обычно это различные электроизмерительные приборы, с помощью которых можно узнать величину токов и напряжения в системе, а также оборудование, предназначенное для замыкания и размыкания цепи.
Все замкнутые электрические цепи делят на две основные части:
«Замкнутая и разомкнутая электрическая цепь» ��
Помощь эксперта по теме работы
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Помощь с рефератом от нейросети
- внешний участок цепи;
- внутренний участок цепи.
Определение 2
Внутренний участок цепи – непосредственно источник электроэнергии у потребителя.
Внешний участок цепи – система, которая состоит из одного или многих потребителей электроэнергии, а также соединительных проводов и приборов. Все они должны иметь отношение к функционированию замкнутой электрической цепи.
Закон Ома для замкнутой цепи
Закон Ома для замкнутой цепи показывает определенное значение тока. Оно зависит от сопротивления источника, а также от сопротивления нагрузки.
Величина тока в замкнутой цепи, которая состоит из источника цепи, будет равняться отношению электродвижущей силы источника к сумме внешнего и внутреннего сопротивлений. При этом источник тока должен обладать внешним и внутренним нагрузочным сопротивлением.
Такая зависимость была установлена экспериментальным путем в начале 19 века известным ученым Георгом Омом. Он смог описать результаты собственных опытов на математическом уровне.
Закон Ома для замкнутой цепи можно записать следующим образом:
- $\varepsilon$ — электродвижущая сила источника напряжения;
- $R$ — сопротивление всех внешних элементов цепи, например, проводников;
- $r$ — внутреннее сопротивление источника напряжения;
- $I$ – сила тока в цепи.
Расчет для определенного сопротивления:
$\varepsilon =I_1 R_1+I_1 r$
$\varepsilon=I_2 R_2+I_2 r$
После подстановки полученных значений, формула приобретает такой вид:
Физический смысл закона Ома для замкнутой цепи
Замкнутую электрическую цепь образуют потребители энергии только в совокупности с источником тока. Проходящий через потребителя ток течет обратно на его источник. Поэтому току достается сопротивление проводника и источника. Из этого складывается общее сопротивление замкнутой цепи, предполагающее наличие двух основных компонентов: сопротивления источника и сопротивления потребителя.
Зависимость тока от электродвижущей силы источника и сопротивления цепи состоит в следующем: при увеличении электродвижущей силы увеличивается энергия носителей зарядов. Это означает, что становится больше скорость движения зарядов в упорядоченном виде. Если увеличивать размер сопротивления цепи, то величина тока будет уменьшаться.
Электрический ток проходит непосредственно по замкнутой цепи. Необходимым условием присутствия электрического тока в цепи является надежное соединение проводниками источника электрической энергии с ее потребителями.
Источники электроэнергии для различной аппаратуры: генераторы, аккумуляторы, гальванические элементы.
В различных устройствах могут быть определенные потребители электрической энергии. Чаще всего их представляют в виде ламп или электродвигателей.
Для соединения источников и потребителей в единую цепь применяют проводники из металлических материалов. Они могут быть различной формы, длины, толщины, обладать определенными техническими характеристиками. Часто применяются проводники, которые изолированы друг от друга.
Для возникновения тока нужно соединить две точки. Одна из точек должна иметь избыток электронов по отношению ко второй точке. Специалисты называют это действие созданием разности потенциалов между точками. Источник тока служит основным элементом для создания разности потенциалов в электрической цепи.
Любой потребитель электрической энергии может являться нагрузкой в цепи. Нагрузка создает сопротивление электрическому току.
Электрический ток активно используют при создании искусственного освещения. Электрические простые лампы служат примером замкнутой цепи.
Разомкнутая электрическая цепь
При отсутствии потока электронов необходимое напряжение источника цепи проявляется на концах точек. В этом случае происходит процесс ожидания момента соединения концов точек, чтобы возобновился поток электронов. Подобную цепь принято называть разомкнутой.
Замечание 1
При связывании концов проводов, где существует разрыв, непрерывность всей цепи восстановится. Это основная разница между замкнутой и разомкнутой цепью.
При включении и выключении электрического освещения (лампы) требуется постоянно осуществлять похожие процессы. Для удобства были созданы специальные устройства. Их называют выключателями или рубильниками. Они в автоматическом режиме по сигналу управляют потоками электронов в цепи, контролируя начало и завершение работы электрооборудования.
Рубильники практически идеально подходят для демонстрации принципов работы выключателей и переключателей. Однако при использовании их в больших электрических цепях существует немало проблем, связанных с безопасной эксплуатацией. Так как некоторые части рубильников открыты, то существует вероятность воспламенения горючих материалов. В современных выключателях применяются подвижные и неподвижные контакты, которые защищены изоляционным корпусом.