skanuj0002

2. OBWÓD ELEKTRYCZNY

2.1. Elementy obwodu elektrycznego

Obwodem elektrycznym nazywa się układ elementów elektrycznych , w którym znajduje się przynajmniej jedna zamknięta ścieżka dla przepływu prądu. Do podstawowych elementów obwodu elektrycznego zaliczamy elementy aktywne i pasywne.

Elementami aktywnymi są źródła prądu, w których powstaje siła elektromotoryczna wymuszająca przepływ prądu elektrycznego. Do źródeł prądu zalicza się, np.: prądnice, ogniwa galwaniczne, fotoogniwa lub termoogniwa.

Elementami pasywnymi nazywamy te elementy, w których energia elektryczna zamieniana jest na inną postać energii, np.: cieplną (grzejniki), świetlną (żarówki, świetlówki itp.) lub mechaniczną (silniki).

2.2.Struktury obwodów elektrycznych

Obwody elektryczne można podzielić na proste (nierozgalęzione) i złożone (rozgałęzione). Prosty obwód elektryczny składa się ze źródła energii elektrycznej o sile elektromotorycznej E i rezystancji wewnętrznej R_w , połączonego z nim szeregowo odbiornika o rezystancji R oraz przewodów łączących źródło z odbiornikiem (rys. 2.1.).

I

Rys. 2.1. Przykład obwodu elektrycznego prostego (nierozgalęzionego)

Rezystancja obwodu składa się z rezystancji wewnętrznej źródła prądu R„. i rezystancji odbiornika R (rezystancję przewodów łączących pomijamy). Natężenie prądu płynącego w obwodzie jest proporcjonalne do siły elektromotorycznej E i odwrotnie proporcjonalne do rezystancji obwodu:

_r E

¹ = --(2.1.)

R_m, -\rli

Siła elektromotoryczna E jest równoważona przez spadki napięć na rezystancji wewnętrznej źródła prądu i na rezystancji odbiornika:

E = R_w •/+/?*/—    + Uft,    (2.2.)

gdzie:    Ur_w - spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej źródła prądu R_w,

U_R - spadek napięcia na rezystancji odbiornika R,

R_w, R - rezystancje (opory elektryczne czynne).

3. REZYSTANCJA

3.1. Pojęcie rezystancji

Rezystancja (opór elektryczny czynny) jest to cecha obwodu prądu stałego lub elementu elektrycznego, decydująca o wartości prądu elektrycznego w tym obwodzie lub elemencie pod wpływem doprowadzonego do niego napięcia elektrycznego [3],

3.2. Rezystory, podział

\J

Element posiadający jedyną cechę - cechę rezystancji nazywany jest rezystorem.

Rezystory ze względu na ich właściwości dzielimy na liniowe i nieliniowe.

\J Rezystorem liniowym będziemy nazywali laki rezystor, którego rezystancja jest stała, niezależnie od wartości przepływającego przez niego prądu lub doprowadzonego do niego napięcia.

\J Rezystorem nieliniowym jest laki rezystor, którego rezystancja nie jest stała, ale zależna od wartości przepływającego przez niego prądu lub doprowadzonego do niego napięcia.

Właściwości rezystorów określają charakterystyki prądowo-napięciowel = f (U), przedstawione na rys. 3.J. Charakterystyka prądowo-napięeiowa rezystora liniowego określona kotangensem kąta ot, jaki tworzy prostu 1 = t'(U), lub styczna do niej, z dodatnim przyrostem napięcia na odciętej U (rys.3.1., prosta 1). Dla każdego punktu prostej funkcja:

(3.1.)

Ct ga = —- = R.

Dla rezystora nieliniowego kąt nachylenia siecznej w każdym punkcie krzywej przybiera inną wartość (rys. 3.1., krzywa 2).

Rys. 3.1. Przykładowa charakterystyka prądowo -napięciowa elementu rezystuncyjnego: 1 - liniowego; 2 - nieliniowego

Należy zauważyć, że materiały z jakich są zbudowane rezystory podlegają zawsze działaniu prądu elektrycznego, a w szczególności jego oddziaływaniu cieplnemu. Dlatego rezystancja tych materiałów jest stała tylko w określonym zakresie prądów i napięć, zwanym zakresem liniowości.

Poza tym zakresem rezystor liniowy rzeczywisty charakteryzuje się właściwościami rezystora nieliniowego. Dla charakterystyk rezystorów liniowych rzeczywistych, przedstawionych na rys. 3.1. i 3.2., podział liniowości jest określony nierównościami:

0 <U <U₀ i 0 < / < 7₀.

Ra

0

2

Rys. 3.2. Przykładowa charakterystyka

rezystancyjno - napięciowa elementu: 1 - liniowego; 2 - nieliniowego

u