Способы соединения элементов электрических цепей
Основные законы для цепей переменного тока
Закон Ома для участка цепи. Сила тока на данном участке цепи тем больше, чем больше сила тока на этом участке и чем меньше сопротивление участка.
Закон Ома для замкнутой цепи. Дело в том, что источник постоянного тока, будь то батарея или другой источник имеет свое сопротивление. Рассчитывая ток на этом участке необходимо учитывать и его. При этом зная ЭДС источника тока, получаем расчетную формулу для этого закона.
Первый закон Кирхгофа. Допустим, в один узел. Так вот, сумма всех токов, которые втекают в этот узел и вытекают из этого узла равна нулю. Или сумма токов, втекающих в узел равна сумме токов, вытекающих из этого узла.
Второй закон Кирхгофа
второй закон Кирхгофа — сумма падений напряжений на сопротивлениях потребителей в замкнутой цепи равна сумме ЭДС, выдаваемых источниками тока в этой цепи.
4. Закон Ома.
Закон Ома для участка цепи. Величина тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению I=U/R , откуда U=IR ; R=U/I , где I –ток в цепи (А); U-напряжение на концах цепи (В); R-сопротивление участка цепи (Ом).
Закон Ома для всей цепи. Величина тока в неразветвленной цепи, содержащей один источник тока, прямо пропорциональна его ЭДС и обратно пропорциональна сопротивлению всей цепи: I=E/(R+r0), где E — ЭДС источника, r0 — внутреннее сопротивление источника.
Из этой формулы получается: IR=E — Ir0 , или U=E — Ir0
Напряжение на зажимах источника тока меньше его ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении. При разомкнутой внешней цепи напряжение на зажимах источника тока равно его ЭДС.
Ток в неразветвленной цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных источников тока и нескольких внешних сопротивлений, определяется по формуле: I= ΣE/(ΣR+Σr0) где ΣE=E1-E2+E3,
Где ΣR — сумма сопротивлений внешней цепи; Σr0 — сумма внутренних сопротивлений источников тока.
Закон Кирхгофа
Первый закон Кирхгофа — алгебраическая сумма токов, сходящихся в любом узле, равна нулю.
Где i – число токов, сходящихся в данном узле. Например, для узла электрической цепи (рис. 1) уравнение по первому закону Кирхгофа можно записать в виде I1 — I2 + I3 — I4 + I5 = 0
Второй закон Кирхгофа:алгебраическая сумма падений напряжений на отдельных участках замкнутого контура, произвольно выделенного в сложной разветвленной цепи, равна алгебраической сумме ЭДС в этом контуре
где k – число источников ЭДС; m – число ветвей в замкнутом контуре; Ii, Ri – ток и сопротивление i-й ветви.
Способы соединения элементов электрических цепей
· Последовательное соединение — во всех его элементах протекает один и тот же ток, и во всем соединении нет ни одного промежуточного узла. Сопротивления при последовательном соединении складываются: 
.
 |
· Параллельное соединение – это соединение, при котором напряжение на концах участка цепи одинаково. все элементы находятся под одним напряжением, сила тока распределена по-разному и при выходе одного из элементов все остальные продолжают свою работу.
При параллельном соединении эквивалентное сопротивление находится как:
В случае двух параллельно соединенных резисторов
· Смешанное соединение –для нахождения эквивалентного сопротивления нужно, “свернуть” схему поочередным преобразованием параллельных и последовательных участков цепи.
Сначала найдем эквивалентное сопротивление для параллельного участка цепи, а затем прибавим к нему оставшееся сопротивление R3. Следует понимать, что после преобразования эквивалентное сопротивление R1R2 и резистор R3, соединены последовательно.
· Мостовая схема соединения представлена на рисунке ниже.
Для того чтобы свернуть мостовую схему, один из треугольников моста, заменяют эквивалентной звездой.
Затем находят общее эквивалентное сопротивление, учитывая, что резисторы R3,R4 и R5,R2 соединены между друг другом последовательно, а в парах параллельно.
Источник
Соединения электрических цепей на примере электропроводки
Электрическая цепь, являясь совокупностью устройств, по которым течет электрический ток, может иметь несколько видов соединений. Рассматривая на примере электрической проводки в доме, можно отметить, что способы соединения электрической цепи являются базой для типизации видов разводки. И в донном случае определение электрической цепи можно перефразировать как соединенные между собой источник тока, линии передачи и приемник.
Для наглядности рассмотрим самую простую электрическую цепь. Она состоит из источника тока, приемника (лампочка или электродвигатель) и системы передачи (провода). Чтобы данная комбинация стала полноценной цепью, ее элементы должны быть соединены между собой проводниками таким образом, чтобы ток протекал по замкнутой цепи.
Условные обозначения элементов электрической цепи
Все элементы электрических цепей можно разделить на активные и пассивные. К активным относятся источники тока, аккумуляторы, электродвигатели. Пассивные элементы – соединительные провода и электро приемники (лампочка или иной потребитель). Их общепринятые условные обозначения предназначены для изображения элементов цепи на схемах. Рассмотрим основные из них, так как данная информация пригодится для дальнейшего понимания принципов соединения электрической цепи на примере разводки внутри домовой проводки.
Условные обозначения элементов:
Способы соединения электрической цепи
Разобравшись с терминологией и графическим обозначением элементов, можно перейти к непосредственному рассмотрению способов соединения, представленных в следующей таблице:
 | При параллельном соединении ни один элемент (приемник) не соединен между собой, но при этом они объединены двумя общими узлами. В этом случае даже при возникновении неисправности одного из потребителей, остальные продолжают работать. Наглядным примером такого соединения может быть подключение двух зон освещения через двухклавишный выключатель, где один проводник (рабочий ноль N) общий, а фаза (L) посредством выключателя разделяется на два проводника L1 и L2. |
 | При последовательном соединении все элементы цепи располагаются друг за другом и не имеют узлов. Примером служит елочная гирлянда, где большое количество лампочек соединяется одним проводом (если сгорит одна лампочка, цепь разорвется и погаснут все остальные). Другой пример — шлейфовое подключение розеток. |
Типы разводки электропроводки
Информация о соединениях электрической цепи тесно переплетается с темой разводки проводки и дополняет методику электромонтажных работ. Существует несколько типов разводки. Однако, прежде чем перейти к ним, стоит рассмотреть, как формируется разводка в частном доме:
- Питающий кабель входит в распределительный щит здания.
- В щите располагаются группы автоматических устройств защиты.
- Посредством автоматики и распределительных шин кабель далее разводится на зоны (группы потребителей).
- Зоны делятся на две группы: одна предназначена для розеток, другая — для освещения.
- Питающие кабели отдельной зоны заходят в помещение, где для них используются свои варианты расключения. Так, силовая кабельная линия, идущая к розетке, может подключается к другим розеткам данного помещения методом «шлейфа», а осветительная линия может расключаться через распределительную коробку.
Типы расключения электрической проводки:
 | Тип расключения «звезда» (другие названия бескоробочное, или европейское) схематично выглядит следующим образом: одна розетка — одна линия кабеля до щитка. То есть, каждая розетка и точка освещения имеют отдельную кабельную линию, которая заходит прямо в щиток и подключается к отдельному автоматическому выключателю. Преимущество данной методики — безопасность и возможность контролировать каждую электрическую точку. Также, при такой разводке не требуется устанавливать распределительные коробки. Недостатком бескоробочного подключения является увеличенный расход провода и, соответственно, увеличение трудовых затрат на монтаж системы. |
| «Шлейф» по сравнению со «звездой» отличается экономичностью. Изобразить шлейфовое расключение можно следующим образом: электрощит или распределительная коробка — розетка — розетка — розетка. Другими словами, несколько электрических точек последовательно подключаются, и от них общий питающий проводник идет либо к электрощиту, либо к распаечной коробке. Как видно, данный тип расключения проводки — не что иное, как последовательное соединение в разрезе электрической цепи. |
 | Самый распространенный тип разводки — с использованием распределительных коробок. В этом случае от электрического щита питающий кабель конкретной группы разветвляется между потребителями через распределительные коробки, которые обычно располагаются над выключателем около входа в комнату. |
 | Смешанное расключение предполагает одновременное применение в одной системе типов «звезда», «шлейф» с использованием распределительных (распаечных) коробок. |
В чистом виде перечисленные типы расключения применяются редко. Как правило, выбирают смешанный вариант. При этом, нужно соблюдать правила соединения электрической цепи.
Источник
Соединение цепей.
В зависимости от очередности подключений различают следующие виды соединения цепей:
1. Последовательно подключенное соединение.
2. Параллельно подключенное соединение.
3. Соединение в форме «многоугольника».
4. Соединение в форме «звезды».
Разберем особенности указанных видов соединения цепей.
Отличительной характеристикой последовательного соединения цепей является то, что в нем отсутствуют промежуточные узлы. Кроме этого во всех элементах такого соединения протекает один и тот же ток. Для наглядности мы продемонстрировали пример такого соединения на рисунке ниже.
Результатом последовательного соединения является суммирование напряжения на элементах. Так, например, по схеме, указанной на рисунке выше:
Необходимо отметить, что напряжение источника ЭДС направлено противоположно направлению тока, поскольку в соответствии с направлением стрелки источника его положительный вывод находится справа, а отрицательный — слева. Напряжение имеет постоянную направленность от плюса к минусу.
Также как и напряжения, сопротивления при таком виде соединения складываются. Это удобно наглядно продемонстрировать на примере последовательного соединения в цепи постоянного тока, где 
Главной характеристикой параллельного соединения является то, что ко всем параллельно соединенным ветвям приложено одно и то же напряжение. На рисунке ниже приведен пример параллельного соединения.
В случае параллельного соединения цепей напряжения в его ветвях суммируются. Это видно на примере схемы рисунка выше.
Эквивалентное сопротивление при параллельном соединении ветвей находится путем поиска эквивалентной проводимости цепи. Эквивалентная проводимость цепей равна сумме проводимости ветвей. Проводимость является величиной, обратной сопротивлению. Размерность проводимости – Сименс (См). Для удобства понимания приведем пример параллельного соединения в цепи постоянного тока.
Соединение цепи многоугольник бывает нескольких видов. Самым простым их них является треугольник. Рассмотреть его можно на рисунке 26.
Последовательное соединение цепей на этом рисунке только одно. Это сопротивление R1 и ЭДС Е1. В то же время можно выделить несколько соединений типа «треугольник». Так, сопротивления R2, R4, R5 образуют стороны «треугольника» с вершинами A, B, D. Сопротивления R3, R4, R6 образуют стороны «треугольника» с вершинами B, C, D. Ветвь R1 и E1 и ветви R2, R3 тоже являются сторонами «треугольника». Его вершины – A, B, C. Из соединения «треугольник» можно сформировать соединение цепей «звезда».
На все той же схеме рисунка 26 можно выделить соединения цепей типа «звезда». Так, сопротивления R2, R3, R4 являются лучами «звезды», сходящимися в узле B. Лучи звезды R4, R5, R6 сходятся в узле D. Соответственно соединение цепей «звезда» можно трансформировать в эквивалентное соединение цепей «треугольник».
Источник
