מעגל חשמלי ומרכיביו

במעגל חשמלי חייב להיות מקור תנועה של חלקיקים טעונים חשמלית, הנקרא זרם חשמלי. במילים אחרות, לזרם החשמלי חייב להיות פתוגן משלו. מעורר כזה של זרם, הנקרא מקור (גנרטור), הוא חלק בלתי נפרד ממעגל חשמלי.

זרם חשמלי יכול לגרום למגוון השפעות בטבע - למשל, הוא גורם לנורות ליבון להאיר, להניע מכשירי חימום ולמנועים חשמליים. כל המכשירים והמכשירים הללו נקראים מקלטי זרם חשמלי. מכיוון שזרם זורם דרכם, כלומר, הם כלולים במעגל חשמלי, מקלטים הם גם אלמנטים של המעגל.

זרימת הזרם מחייבת שיהיה חיבור בין המקור לכיור, אשר מתבצע באמצעות חוטי חשמל, שהם המרכיב השלישי החשוב במעגל חשמלי.

מעגל חשמלי - קבוצה של מכשירים המיועדים למעבר זרם חשמלי. המעגל נוצר על ידי מקורות אנרגיה (גנרטורים), צרכני אנרגיה (עומסים), מערכות העברת אנרגיה (חוטים).

מעגל חשמלי הוא קבוצה של מכשירים וחפצים היוצרים נתיב עבור חַשְׁמַל, תהליכים אלקטרומגנטיים שניתן לתאר באמצעות המושג כוח אלקטרו-מוטורי, זרם ומתח.

המתקן החשמלי הפשוט ביותר מורכב ממקור (תא גלווני, סוללה, גנרטור וכו'), צרכנים או מקלטי אנרגיה חשמלית (מנורות ליבון, תנורי חימום חשמליים, מנועים חשמליים וכו') וחוטי חיבור המחברים את המסופים של מקור המתח למסופים של הצרכן. אלה. מעגל חשמלי - קבוצה של מקורות מחוברים של אנרגיה חשמלית, מקלטים וחוטים המחברים ביניהם (קו שידור).

תאנה. 1. דיאגרמת חשמל

המעגל החשמלי מחולק לחלקים פנימיים וחיצוניים. מקור האנרגיה החשמלית עצמו שייך לחלק הפנימי של המעגל החשמלי. החלק החיצוני של המעגל כולל חוטי חיבור, צרכנים, מתגי סכין, מתגים, מונים חשמליים, כלומר כל מה שמחובר למסופים של מקור האנרגיה החשמלית.

זרם חשמלי יכול לזרום רק במעגל חשמלי סגור. שבירת המעגל בכל נקודה גורמת להפסקת הזרם החשמלי.

תַחַת מעגלים חשמליים עם זרם ישר בהנדסת חשמל, הם מתכוונים למעגלים שבהם הזרם אינו משנה את כיוונו, כלומר, הקוטביות של מקורות EMF, שבהם הוא קבוע.

תחת מעגלים חשמליים לזרם חילופין מתכוונים למעגלים שבהם זורם זרם המשתנה עם הזמן (ראה. זרם חליפין). 

מקורות הכוח למעגל הם תאים גלווניים, מצברים חשמליים, גנרטורים אלקטרו-מכאניים, גנרטורים תרמו-אלקטריים, תאים פוטו וכו'. בטכנולוגיה המודרנית, גנרטורים חשמליים משמשים בעיקר כמקורות אנרגיה. לכל ספקי הכוח יש התנגדות פנימית ערכו קטן בהשוואה להתנגדות של אלמנטים אחרים במעגל החשמלי.

מקלטי DC הם מנועים חשמליים הממירים אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית, התקני חימום ותאורה, מפעלי אלקטרוליזה וכו'.

כציוד עזר, המעגל החשמלי כולל התקנים להפעלה וכיבוי (לדוגמה, מתגים), מכשירים למדידת כמויות חשמליות (לדוגמה, מדי זרם ומדדי מתח), אמצעי הגנה (למשל, נתיכים).

כל המקלטים החשמליים מאופיינים בפרמטרים חשמליים, כאשר העיקריים שבהם הם מתח והספק. לפעולה רגילה של המקלט החשמלי יש צורך לשמור מתח מדורג. 

מרכיבי המעגל החשמלי מחולקים לאקטיבי ופסיבי. כן אלמנטים פעילים של המעגל החשמלי כוללים את אלה שבהם נגרמת EMF (מקורות EMF, מנועים חשמליים, סוללות במהלך הטעינה וכו'). YES אלמנטים פסיביים כוללים מקלטים חשמליים וחוטי חיבור.

מעגלים משמשים לייצוג קונבנציונלי של מעגלים חשמליים. בתרשימים אלה, המקורות, המקלטים, החוטים וכל שאר המכשירים והאלמנטים של המעגל החשמלי מצוינים באמצעות סמלים קונבנציונליים (ייעודים גרפיים) שנעשו בצורה מסוימת.

על פי GOST 18311-80:

מעגל אספקת חשמל - מעגל חשמלי המכיל אלמנטים שמטרתם הפונקציונלית ייצור או העברה של עיקר האנרגיה החשמלית, חלוקתה, הפיכתה לסוג אחר של אנרגיה או לאנרגיה חשמלית עם ערכי פרמטרים אחרים.

מעגל עזר של מוצר חשמלי (מכשיר) - מעגל חשמלי למטרות פונקציונליות שונות, שאינו מעגל חשמלי של מוצר חשמלי (מכשיר).

מעגל בקרה חשמלי - מעגל עזר של מוצר חשמלי (מכשיר), שמטרתו הפונקציונלית היא להפעיל ציוד חשמלי ו(או) מוצרים או מכשירים חשמליים בודדים או לשנות את ערכי הפרמטרים שלהם.

מעגל אות חשמלי - מעגל עזר של מוצר חשמלי (מכשיר), שמטרתו הפונקציונלית היא להפעיל מכשירי איתות.

מעגל מדידה חשמלי - מעגל עזר של מוצר חשמלי (מכשיר), שמטרתו הפונקציונלית היא למדוד ו (או) לרשום ערכי פרמטרים ו (או) לקבל מידע על מדידות של מוצר חשמלי (מכשיר) או חשמל צִיוּד.

על פי מאפיינים טופולוגיים, מעגלים חשמליים מחולקים ל:

• לפשוט (מעגל יחיד), שני צמתים ומורכבים (רב-שרשרת, רב-צמתים, שטוח (שטוח) ונפחי);

• דו-קוטבי, עם שתי יציאות חיצוניות (דו-קוטבי ורב-קוטבי, המכילים יותר משתי יציאות חיצוניות (ארבע-קוטבי, רב-קוטבי).

מקורות ומקלטים (צרכנים) של אנרגיה מנקודת מבט של תורת המעגלים הם דו-קוטביים, שכן שני קטבים דרכם הם משדרים או קולטים אנרגיה נחוצים ומספיקים לפעולתם. רשת דו-טרמינלית כזו או אחרת נקראת אקטיבית אם היא מכילה מקור, או פסיבית - אם היא אינה מכילה מקור (חלקים שמאליים וימניים של המעגל, בהתאמה).

מכשירים שמשדרים כוח ממקורות למקלטים הם ארבעה קוטבים מכיוון שהם חייבים להיות בעלי לפחות ארבעה מהדקים כדי להעביר כוח מהגנרטור לעומס. המכשיר הפשוט ביותר להעברת אנרגיה הם חוטים.

רשתות דו-טרמינליות אקטיביות ופסיביות במעגל החשמלי

תרשים מעגל שווה ערך כללי

אלמנטים של מעגל חשמלי בעלי התנגדות חשמלית ונקראים נגדים מאופיינים במאפיין זרם-מתח - התלות של המתח במסופים של האלמנט בזרם שבו או התלות של הזרם באלמנט על המתח במסופים שלו.

אם ההתנגדות של יסוד קבועה בכל ערך של הזרם שבו וכל ערך של המתח המופעל עליו, אזי מאפיין הזרם-מתח הוא קו ישר ואלמנט כזה נקרא יסוד ליניארי.

באופן כללי, ההתנגדות תלויה בזרם ובמתח כאחד... אחת הסיבות לכך היא השינוי בהתנגדות של חוט כאשר זרם עובר דרכו עקב החימום שלו. ככל שהטמפרטורה עולה, ההתנגדות של המוליך עולה. אך מכיוון שבמקרים רבים תלות זו אינה משמעותית, היסוד נחשב ליניארי.

מעגל חשמלי שההתנגדות החשמלית שלו של המקטעים אינה תלויה בערכים ו כיוונים נוכחיים ומתחים במעגל נקראים מעגל חשמלי ליניארי... מעגל כזה מורכב רק מיסודות ליניאריים ומצבו מתואר במשוואות אלגבריות ליניאריות.

אם ההתנגדות של אלמנט מעגל תלויה באופן משמעותי בזרם או במתח, אז מאפיין המתח הזרם הוא לא ליניארי, ואלמנט כזה נקרא אלמנט לא ליניארי.

מעגל חשמלי שההתנגדות החשמלית שלו של לפחות אחד מהקטעים תלויה בערכים או בכיווני הזרמים והמתחים בקטע זה של המעגל נקרא מעגל חשמלי לא ליניארי… מעגל כזה מכיל לפחות אלמנט אחד לא ליניארי.

בתיאור המאפיינים של מעגלים חשמליים, נוצר קשר בין ערכי הכוח האלקטרו-מוטורי (EMF), המתחים והזרמים במעגל עם ערכי ההתנגדויות, השראות, הקיבולים ושיטת בניית המעגלים.

בעת ניתוח מעגלים חשמליים, נעשה שימוש בפרמטרים הטופולוגיים הבאים של המעגלים:

• ענף - קטע של מעגל חשמלי שדרכו זורם אותו זרם חשמלי;
• צומת - צומת הענפים של המעגל החשמלי. בדרך כלל, המקום שבו שני סניפים מחוברים לא נקרא צומת, אלא קישור (או צומת ניתן להחלפה), וצומת מחבר לפחות שלושה ענפים;
• מעגל - סדרה של ענפים של מעגל חשמלי היוצרים נתיב סגור, שבו אחד הצמתים הוא גם ההתחלה וגם הסוף של הנתיב, והאחרים נפגשים רק פעם אחת.

קלטת חינוכית ישנה. אחד מ-7 החלקים של הקלטת החינוכית הישנה "הנדסת חשמל עם יסודות האלקטרוניקה", שיצאה ב-1973.ממפעל ציוד בית הספר:

מעגלים חשמליים ומגנטיים עם זרם חשמלי ישר