Ток в электрической цепи

Основные законы электрических цепей постоянного тока. Линейные цепи с одним и несколькими источниками питания. Топологические параметры и методы расчета электрических цепей.

Ветви, содержащие источник электрической энергии, называются активными, а ветви, не содержащие источников, называются пассивными.

Графическое изображение электрической цепи, содержащее словные обозначения ее элементов, называется схемой электрической цепи. Все основные и вспомогательные элементы в схемах электрических цепей имеют условные обозначения. Схема электрической цепи показана на рис. 2.1.

В электрической цепи различают два участка: внутренний и внешний. Источник является внутренним участком электрической цепи. Все остальные элементы относятся к внешнему участку электрической цепи.

Рис. 2.1.

Схема замещения электрической цепи состоит из совокупности различных идеализированных элементов, выбранных так, чтобы можно было с заданным или необходимым приближением описать процессы в цепи.

Ветвь электрической цепи – участок цепи, вдоль которого протекает один и тот же ток.

Узлом электрической цепи (узловой точкой) называется место соединения электрических ветвей. В узловой точке сходятся как минимум три ветви (проводника).

Контуром электрической цепи - замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям так, что ни одна ветвь и ни один узел не встречается более одного раза.

Ток в электрической цепи

Электрический ток — это явление упорядоченного (направленного) перемещения заряженных частиц в проводнике под действием электрического поля.

Электрический ток может существовать только в замкнутой электрической цепи.

Интенсивность направленного перемещения электрических зарядов в замкнутой электрической цепи характеризует величину тока.

Обозначается величина постоянного тока буквой I, а переменного - i (мгновенное значение). Величина тока I определяется количеством электричества (зарядов), проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени t:

(2.1)

Измеряется ток в амперах, т. е. (ампер) - единица измерения тока.

Постоянным называется ток, величина и направление которого не изменяется с течением времени.

За направление тока в замкнутой электрической цепи принимается направление от положительной клеммы источника к его отрицательной клемме по внешнему участку цепи (рис. 2.1).

Таким образом, направление тока противоположно направлению перемещения электронов в замкнутой цепи. Ток в цепи направлен так, как перемещались бы положительные заряды.

В неразветвленной электрической цепи (рис. 2.1) ток на всех участках (во всех сечениях) цепи имеет одинаковое значение, в противном случае в какой-либо точке электрической цепи накапливались бы заряды, чего не может быть в замкнутой электрической цепи.

Отношение величины тока в проводнике I к площади его поперечного сечения S характеризует плотность тока в этом проводнике.

Обозначается плотность тока буквой J.

(2.2)

Единицей измерения плотности тока является ампер на квадратный метр

Как на практике площадь сечения проводов обычно выражают в мм², то плотность тока выражают [J] = А/мм².

Плотность тока — величина векторная. Вектор плотности тока направлен перпендикулярно площади сечения проводника.

Допустимая плотность тока определяет способность проводника определенного сечения выдерживать ту или иную токовую нагрузку. Так, например, допустимая плотность тока для монтажных проводов [J] = (6÷8) А/мм². По допустимой плотности тока определяют сечение проводов коротких линий и проверяют сечение проводов длинных линий, рассчитанных по допустимой потере напряжения. Допустимая плотность тока в проводах из разного материала и различных марок при разных условиях монтажа приводится в справочной литературе (Приложение 11).