7 Разница между открытым и закрытым контуром

Электрическая цепь представляет собой замкнутый путь для передачи электрического тока через среду электрических и магнитных полей. Поток электронов через петлю составляет электрический ток. Электроны входят в цепь через «Источник», которым может быть батарея или генератор. Источник обеспечивает энергию электронам, создавая электрическое поле, которое обеспечивает электродвижущую силу.

Электроны покидают цепь через нагрузку на землю, таким образом завершая замкнутый путь. Нагрузкой или выходом может быть любой простой бытовой прибор, такой как телевизор, лампа, холодильник, или может быть сложная нагрузка, например, на гидроэлектростанции.

Простая электрическая цепь состоит из источника (например, батареи), проводов в качестве проводящей среды и нагрузки (например, лампочки). Батарея обеспечивает необходимую энергию для потока электронов к лампочке.

Основные элементы схемы

Как было сказано выше во введении, цепь представляет собой взаимосвязь элементов. Эти элементы подразделяются на активные и пассивные в зависимости от их способности генерировать энергию.

Активные элементы схемы

Активные элементы — это те, которые могут генерировать энергию. Примеры включают батареи, генераторы, операционные усилители и диоды. Обратите внимание, что в электрической цепи элементы источника являются наиболее важными активными элементами.

Источник энергии, будь то источник напряжения или тока, бывает двух типов – независимый и зависимый. Примером независимого источника является батарея, которая обеспечивает постоянное напряжение в цепи, независимо от тока, протекающего через клеммы.

Примером зависимого источника является транзистор, который обеспечивает ток в цепи в зависимости от приложенного к нему напряжения. Другим примером является операционный усилитель, который обеспечивает напряжение в зависимости от дифференциального входного напряжения, подаваемого на его клеммы.

Пассивные элементы схемы

Пассивные элементы можно определить как элементы, которые могут контролировать поток электронов через них. Они либо увеличивают, либо уменьшают напряжение. Вот несколько примеров пассивных элементов.

резистор: Резистор препятствует протеканию через него тока. Для линейной цепи применим закон Ома, который гласит, что напряжение на резисторе прямо пропорционально протекающему через него току, при этом пропорциональная постоянная представляет собой сопротивление.

Индуктор: Индуктор хранит энергию в виде электромагнитного поля. Напряжение на катушке индуктивности пропорционально скорости изменения тока, протекающего через нее.

Конденсатор: Конденсатор хранит энергию в виде электростатического поля. Напряжение на конденсаторе пропорционально заряду.

Типы электрических цепей

Цепи постоянного тока

В цепях постоянного тока применяемое возбуждение является постоянным источником. По типу соединения активных и пассивных компонентов с источником цепь можно разделить на последовательную и параллельную.

Серийные схемы

Когда несколько пассивных элементов соединены последовательно с источником энергии, такая цепь называется последовательной. В последовательной цепи через каждый элемент протекает одинаковый ток, а напряжение делится. В последовательной цепи, когда элементы соединены в линию, если среди них есть неисправный элемент, полная цепь действует как разомкнутая цепь.

Для резистора, включенного в цепи постоянного тока, напряжение на его выводах прямо пропорционально току, проходящему через него, таким образом сохраняется линейная зависимость между напряжением и током. Для резисторов, соединенных последовательно, общее сопротивление равно сумме всех значений сопротивления.
Для последовательно соединенных конденсаторов общая емкость равна сумме обратных величин всех значений емкости.
Для катушек индуктивности, соединенных последовательно, общая индуктивность равна сумме всех значений индуктивности.

Параллельные схемы

В параллельной цепи один вывод всех элементов подключается к одному выводу источника, а другой вывод всех элементов подключается к другому выводу источника.

В параллельных цепях напряжение остается одинаковым в параллельных элементах, а ток изменяется. Если среди параллельных элементов есть какой-либо неисправный элемент, это не влияет на цепь.

Для резисторов, соединенных параллельно, общее сопротивление равно сумме обратных значений всех значений сопротивления.
Для последовательно соединенных конденсаторов общая емкость равна сумме всех значений емкостей.
Для катушек индуктивности, соединенных последовательно, полная индуктивность равна сумме всех обратных значений индуктивности.

Цепи переменного тока

Цепями переменного тока называются цепи, элементом возбуждения которых является источник переменного тока. В отличие от источника постоянного тока, который является постоянным, источник переменного тока имеет переменный ток и напряжение через равные промежутки времени. Как правило, для приложений с высокой мощностью используются цепи переменного тока.

Простая цепь переменного тока с использованием сопротивления

Для переменного тока, проходящего через резистор, соотношение тока и напряжения зависит от фазы и частоты источника питания. Приложенное напряжение будет постоянно меняться со временем, и закон Ома можно использовать для расчета тока, проходящего через резистор в любой момент времени.

Читайте также:

Валидация и мониторинг коптильни |

Другими словами, если в момент времени t секунд значение напряжения равно v вольт, ток будет:

где значение R всегда постоянно.

Приведенное выше уравнение показывает, что полярность тока зависит от полярности напряжения. Кроме того, и ток, и напряжение достигают своего максимума и нуля одновременно. Таким образом, для резистора напряжение совпадает по фазе с приложенным током.

Рассмотрим приведенную ниже принципиальную схему

Когда переключатель замкнут, ток проходит через резистор и определяется приведенным ниже уравнением.

i=Im cos(ωt+Φ)

Напряжение,V=IR=RIm, потому что (ωt+Φ)

Для резистора значения напряжения и тока будут расти и падать одновременно. Следовательно, разность фаз между напряжением и током равна нулю.

Цепь переменного тока с использованием чистой индуктивности

Катушка тонкой проволоки, намотанная на цилиндрический сердечник, известна как индуктор. Сердцевина может быть воздушной (полой многослойной) или железной. При протекании переменного тока через катушку индуктивности магнитное поле также изменяется. Это изменение магнитного поля приводит к индуцированному напряжению на катушке индуктивности. Согласно закону Ленца, наведенное напряжение таково, что оно препятствует протеканию через него тока.

В течение первого полупериода напряжения источника индуктор накапливает энергию в виде магнитного поля, а в следующем полупериоде отдает энергию.
Индуцированная ЭДС приведена ниже.

Здесь L — собственная индуктивность.

Теперь прикладываемое входное переменное напряжение определяется как v(t)=Vm Sinωt

Ток через индуктор: I(t)=Im Sinωt

Таким образом, напряжение на катушке индуктивности будет

e=L di/dt=wLI_m cos⁡wt=wLI_m sin⁡(wt+90)

Таким образом, для катушки индуктивности напряжение опережает ток на 90 градусов.

Теперь сопротивление индуктора называется реактивным сопротивлением и определяется выражением

Таким образом, импеданс или сопротивление пропорциональны скорости изменения тока для индуктора.

Цепь переменного тока с конденсатором

Для постоянного источника питания пластины конденсатора заряжаются до приложенного напряжения, временно сохраняют этот заряд, а затем начинают разряжаться. Как только конденсатор полностью заряжен, он блокирует поток тока, поскольку пластины насыщаются.

Когда на конденсатор подается переменное напряжение, скорость зарядки и разрядки зависит от частоты питания. Напряжение на конденсаторе отстает от тока, протекающего через него, на 90 градусов.

Ток через конденсатор определяется как

Емкостное реактивное сопротивление определяется как:

Таким образом, полное сопротивление или реактивное сопротивление сети переменного тока обратно пропорционально частоте сети.

Что такое короткое замыкание и обрыв цепи?

Короткое замыкание

Соединение с низким или пренебрежимо малым сопротивлением между двумя проводниками в электрической цепи называется коротким замыканием. Короткое замыкание приведет к выделению большего количества тепла и, в конечном итоге, к возникновению искр, пламени или дыма.

Короткое замыкание может быть вызвано неплотными контактами, неисправной изоляцией, резким перегрызанием проводов вредителями, старыми приборами. Одним из лучших и часто используемых методов предотвращения повреждений, вызванных коротким замыканием, является использование предохранителя или автоматического выключателя.

Разомкнутая цепь

Разомкнутая цепь возникает из-за разрыва в электрической цепи. Когда какой-либо элемент в цепи остается неподключенным, создается разомкнутая цепь. В то время как напряжение на разомкнутой цепи имеет некоторое конечное значение, ток равен нулю.

Защита цепи

Преднамеренная установка слабого звена в электрической цепи называется защитой цепи. Целью этой установки является предотвращение повреждений из-за короткого замыкания, превышения температуры и других повреждений.
Защитным устройством цепи может быть предохранитель, автоматический выключатель, тиристор или выключатель.

7 Разница между открытым и закрытым контуром | Пример

В этом посте мы узнаем о разнице между открытым и закрытым контуром.

Во-первых, я начинаю с основных терминов,

Что такое открытый цикл?

В разомкнутой цепи электрический ток (заряженные частицы) не течет от источника активной энергии к подключенной нагрузке или другим компонентам из-за неполного пути.

Если какие-либо компоненты отключаются или выходят из цепи, эта цепь работает как разомкнутая цепь. Иногда разомкнутая цепь отображается как состояние ВЫКЛ или неисправность.

Пример разомкнутой цепи:

Предположим, мы подключили батарею питания постоянного тока с подключенной лампочкой в качестве нагрузки, сопротивления и переключателя.

Когда переключатель разомкнут, электрический ток не течет от источника (аккумулятора) к нужной нагрузке (свету).

Таким образом, эта цепь не проводит электричество, и между двумя выводами разомкнутого переключателя возникает нулевая разность потенциалов из-за неполного пути.

В другом случае, когда мы соединяем изоляторы или изолирующие устройства в электрическую цепь, электричество не течет, даже если цепь замкнута.

Ниже приведена схема подключения источника, нагрузки и изолятора.

Благодаря изолятору в цепи не проходит ток, и свет не светится.

Это означает, что иногда изолятор работает как разомкнутая цепь.

Что такое замкнутый цикл?

В замкнутой цепи электрический ток (заряженные частицы) течет от источника активной энергии к подключенной нагрузке или другим компонентам по замкнутому контуру.

Для замкнутого контура требуется

проводящие материалы или проводник (например, медь) путь
устройство источника активного напряжения (например, батарея)
полный путь или цепь для протекания электрического тока

Пример замкнутого цикла:

Предположим, батарея питания постоянного тока подключена к светильнику (как и нагрузка) и замкнутому выключателю. Благодаря замкнутому выключателю цепь совершает полный путь для протекания электрического тока.

На приведенной выше диаграмме видно, что лампочка светится в замкнутом контуре.

Разница между разомкнутой цепью и замкнутой цепью

В табличной форме я сравниваю основные моменты — разомкнутая и закрытая цепи.

#	Содержание	Разомкнутая цепь	Замкнутая цепь
01	Базовый	Разомкнутая цепь создает неполный путь для потока активной энергии от источника к нагрузке.	Замкнутая цепь образует полный путь для потока активной энергии от источника к нагрузке.
02	Электрический ток	В электрической разомкнутой цепи ток не течет.	В электрической замкнутой цепи ток течет от положительных зарядов к отрицательно заряженным частицам.
03	Символ (Базовый)	Он представлен ‘( )’ в электрической цепи.	Он представлен ‘(.)‘ в электрической цепи.
04	Потенциал разница	В электрической цепи разность потенциалов не возникает между двумя клеммами разомкнутой цепи.	В электрической цепи разность потенциалов возникает между двумя клеммами замкнутой цепи.
05	природа	Разомкнутая цепь не может проводить электричество.	Замкнутая цепь проводит электричество с помощью подключенных активных элементов (таких как ячейка, батарея и т. д.).
06	Область	Эта схема работает в состоянии «Выкл.».	Эта схема работает постоянно в положении «Вкл.».

07. Схема разомкнутой и замкнутой цепи

Разомкнутая цепь: В электрической разомкнутой цепи между источником и нагрузкой не возникает электрического соединения.

Если какие-либо стороны источника или другие компоненты разомкнуты в электрической цепи, ток не будет течь. Поэтому нагрузка не будет активирована.

Закрытая схема: В замкнутой цепи возникает замкнутый контур с подключенным источником и нагрузкой.

Для работы электрических и электронных цепей (разомкнутая и замкнутая цепи) нам нужен переключатель, который замыкает (включает) и размыкает (выключает) цепь.

В энергосистеме автоматический выключатель и предохранитель выполняют одну и ту же роль переключения (замыкание и размыкание цепи) вручную и автоматически в условиях неисправности.

Это объяснение разомкнутой и замкнутой цепи на блок-схеме.

Что такое электрическая цепь? Типы цепей и сети

Электрическая цепь, сеть, сложные цепи и другие типы цепей

Что такое электрическая цепь?

An электрическая цепь представляет собой сеть с замкнутым контуром, которая обеспечивает обратный путь для потока тока. Или замкнутый проводящий путь, по которому может течь ток, называется цепью. Электрическая цепь также известна как электрическая сеть or электрическая цепь.

Электрическая цепь представляет собой комбинацию различных активных и пассивных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, транзисторы и т. д., которые образуют электрическую сеть. В замкнутой цепи электрический ток течет от источника (например, батареи) в проводящем материале (например, проводах и кабелях) к нагрузке (например, лампочке) и, следовательно, возвращается обратно к источнику.

Что такое электронные схемы?

Электронная цепь — это тип электрической цепи, состоящей из множества электронных компонентов, таких как диоды, транзисторы, резисторы, конденсаторы и т. д., где в цепи должен присутствовать хотя бы один из активных компонентов, что еще больше отличает ее от электрической цепи. Таким образом, он называется электронной схемой, а не электрической схемой.

Что такое электрическая сеть?

Совокупность различных электрических элементов и узлов, соединенных любым способом (простой или сложной конфигурации), называется электрической сетью. Это тот же термин, который используется для электрической цепи, но чаще всего ассоциируется со сложными сетями, которые решаются с помощью сетевых теорем.

Комплексные сети

Цепь, которая содержит множество электрических элементов, таких как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, источники тока и напряжения (как переменного, так и постоянного тока), где все компоненты и элементы цепи имеют сложную конфигурацию, называется сложной сетью. Такие сети не могут быть легко решены с помощью простого закона Ома или законов Кирхгофа. Если да, то количество уравнений будет заметно больше.

Самый простой способ решить и проанализировать сложную сеть — это использовать специальные методы, такие как сетевые теоремы, т. е. теорема Нортона, теорема Тевенина, теорема о суперпозиции, преобразование звезда-дельта, анализ цепей суперузлов и суперсеток и т. д.

Типы электрических цепей

Здесь очень много типы электрических цепей , таких как:

Разомкнутая цепь
Замкнутая цепь
Короткое замыкание
Последовательная цепь
Параллельная цепь
Последовательно-параллельная схема
Цепь звезда-треугольник
Цепь переменного тока
Цепь постоянного тока
Однофазная цепь
Трехфазная схема
Резистивная цепь
Индуктивная цепь
Емкостная цепь
Резистивная, индуктивная (цепь RL)
Резистивная, емкостная (цепь RC)
Емкостный, индуктивный (LC-цепи)
Резистивная, индуктивная, емкостная (цепь RLC)
Линейная схема
Нелинейная схема
Односторонние схемы
Двусторонние схемы
Активная цепь
Пассивная схема

Мы кратко обсудим один за другим следующим образом.

Разомкнутая цепь

Цепь, в которой нет обратного пути для протекания тока (т. е. незамкнутая цепь), называется разомкнутой цепью. Другими словами, цепь, в которой напряжение стремится к ЭДС (от порождающий источник) и ток не течет вообще называется разомкнутой цепью.

Пример разомкнутой цепи: Цепь с разомкнутым выключателем или перегоревшим предохранителем, где лампочка подключена к аккумулятору. Таким образом, лампочка не будет светиться, так как цепь не замкнута, т.е. это разомкнутая цепь и в ней нет тока.

Замкнутая цепь

Цепь, в которой есть обратный путь для протекания тока (т. е. замкнутая цепь), называется замкнутой цепью.

Пример короткого замыкания: Схема с замкнутым выключателем, где лампочка подключена к аккумулятору. Таким образом, лампочка светится, поскольку ток течет по нити накаливания лампочки из-за замкнутой цепи.

Короткое замыкание

Цепь, имеющая обратный путь для протекания тока, где значение сопротивления равно нулю. (т.е. замкнутая или замкнутая цепь без подключенной нагрузки) называется коротким замыканием. Другими словами, цепь, в которой напряжение стремится к нулю, а ток стремится к бесконечности называется коротким замыканием.

Пример короткого замыкания: Схема с замыкающим выключателем без нагрузки, подключенной к напряжению питания. Другими словами, когда фазный или линейный провод касается нейтрального провода без нагрузки между ними. В этом случае перегорает предохранитель или срабатывает автоматический выключатель. При отсутствии надлежащей защиты короткое замыкание может повредить прибор или стать причиной очень серьезной травмы.

Связанный пост: Токи короткого замыкания и симметричные компоненты

Последовательная цепь

В этих цепях все электрические элементы (источники напряжения или тока, катушки индуктивности, конденсаторы, резисторы и т. д.) соединены последовательно, т.е. существует только один путь для прохождения электричества, например, это одноветвевые цепи.

Параллельная цепь

В этих цепях все электрические элементы (источники напряжения и тока, катушки индуктивности, конденсаторы, резисторы и т. д.) соединены параллельно, т.е. существует много путей для прохождения электричества, а минимальные ответвления в этой цепи — две.

Последовательно-параллельная схема

Если элементы цепи соединены последовательно в одних частях и параллельно в других, то это будет последовательно-параллельная цепь. Другими словами, это сочетание последовательных, параллельных и последовательно-параллельных цепей.

Ниже приведены более производные схемы последовательных, параллельных и последовательно-параллельных цепей.

Чистая резистивная цепь
Чистая индуктивная цепь
Чистая емкостная цепь
Резистивная, индуктивная цепь, т.е. цепь RL
Резистивная, емкостная цепь, т.е. RC-цепь
Емкостные, индуктивные цепи, т.е. LC-цепи
Резистивная, индуктивная, емкостная цепь, т.е. цепь RLC
Последовательные и параллельные цепи R, L и C
Комбинация последовательно-параллельной цепи, т.е. сложная цепь

Все эти схемы показаны на рис. ниже.

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

В данных схемах все указанные компоненты или элементы могут быть соединены последовательно, параллельно или в обеих комбинациях последовательно-параллельной конфигурации.

Введение в последовательное, параллельное и последовательно-параллельное соединения
Последовательное, параллельное и последовательно-параллельное соединение аккумуляторов
Последовательное, параллельное и последовательно-параллельное соединение солнечных панелей

Цепь звезда-треугольник

Эти виды цепей соединяются по схеме «звезда» или «треугольник». В этих цепях электрические элементы соединены способом, который не определен с точки зрения последовательной, параллельной или последовательно-параллельной конфигурации. Цепи «звезда-треугольник» могут быть решены путем преобразования «звезда-треугольник» и «треугольник-звезда».

Прежде чем анализировать электрическую цепь и сеть, вы должны знать следующие полезные термины, связанные с электрическими цепями, которые определяют природу и характеристики цепи.

Цепь переменного тока

Цепь, содержащая источник переменного напряжения, известна как цепь переменного тока. Источниками питания, например, являются генераторы переменного тока и синхронные генераторы.

Цепь постоянного тока

Цепь, содержащая источник постоянного напряжения, известна как цепь постоянного тока. Источниками питания, например, являются батареи и генераторы постоянного тока.

Связанный пост: Разница между переменным и постоянным током (ток и напряжение)

Однофазные цепи

Электропитание переменного тока, при котором все напряжения имеют одинаковую синусоидальную форму в определенный период времени, называется однофазным питанием переменного тока. В однофазных цепях переменного тока для замыкания цепи необходимы только два провода (известные как фаза или линия и нейтраль).

Многофазные цепи

Поли означает более одного. Как следует из названия, мощность переменного тока, в которой есть три синусоидальных напряжения, имеющих разность фаз 120 °. В трехфазных цепях переменного тока для замыкания цепи необходимы три фазы с тремя проводами или три фазы с четырьмя проводами.

Связанный пост: Разница между однофазным и трехфазным питанием

Параметры схемы, константы и связанные термины

Различные компоненты или элементы, которые используются в электрических цепях, называются параметрами или константами цепи, т. е. сопротивлением, емкостью, индуктивностью, частотой и т. д. Эти параметры могут быть сосредоточены или распределены.

Активная цепь

Цепь, которая содержит один или несколько источников ЭДС (электродвижущей силы), называется активной цепью.

Пассивная схема

Цепь, в которой не существует ни одного источника ЭДС, называется пассивной цепью.

Связанный пост: Основная разница между активными и пассивными компонентами

Линейные и нелинейные схемы

Liрядом с трассой

Линейная цепь — это электрическая цепь, в которой параметры цепи (сопротивление, индуктивность, емкость, форма волны, частота и т. д.) постоянны. Другими словами, цепь, параметры которой не изменяются по току и напряжению, называется линейной цепью.

Нелинейная схема

Нелинейная цепь — это электрическая цепь, параметры которой изменяются по току и напряжению. Другими словами, электрическая цепь, в которой параметры цепи (сопротивление, индуктивность, емкость, форма волны, частота и т. д.) непостоянны, называется нелинейной цепью.

Односторонние и двусторонние схемы

Односторонние схемы

В односторонних цепях свойства цепи меняются при изменении направления питающего напряжения или тока. Другими словами, односторонняя цепь позволяет току течь только в одном направлении. Диод или выпрямитель являются примером односторонней схемы, потому что они не выполняют выпрямление в обоих направлениях питания.

Двусторонние схемы

В двусторонних цепях свойство цепи не меняется при изменении направления питающего напряжения или тока. Другими словами, двусторонняя цепь позволяет току течь в обоих направлениях. Линия передачи является лучшим примером двусторонней цепи, потому что при подаче напряжения питания с любого направления (начальный или конечный конец) свойства цепи остаются постоянными.

Связанный пост: Разница между односторонними и двусторонними цепями

Термины, связанные с электрическими цепями и сетями

Узел

Точка или соединение, где встречаются два или более элемента цепи (резистор, конденсатор, катушка индуктивности и т. д.), называется узлом.

Филиал

Часть или участок цепи, расположенный между двумя узлами, называется ветвью. В ответвлении могут быть соединены один или несколько элементов, имеющих две клеммы.

LOOP

Замкнутый путь в цепи, где может встречаться более двух сеток, называется петлей, т. е. в петле может быть много сеток, но сетка не содержит ни одной петли.