วงจรไฟฟ้าและองค์ประกอบต่างๆ

ในวงจรไฟฟ้า ต้องมีแหล่งกำเนิดการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่ากระแสไฟฟ้า กล่าวอีกนัยหนึ่งกระแสไฟฟ้าต้องมีเชื้อโรคในตัวเอง ตัวกระตุ้นกระแสดังกล่าวเรียกว่าแหล่งกำเนิด (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) เป็นส่วนสำคัญของวงจรไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าสามารถทำให้เกิดผลกระทบในธรรมชาติได้หลายอย่าง เช่น ทำให้หลอดไส้เรืองแสง ขับเคลื่อนอุปกรณ์ทำความร้อน และมอเตอร์ไฟฟ้า อุปกรณ์และอุปกรณ์เหล่านี้เรียกว่าเครื่องรับกระแสไฟฟ้า เนื่องจากกระแสไหลผ่านนั่นคือรวมอยู่ในวงจรไฟฟ้าเครื่องรับจึงเป็นองค์ประกอบของวงจรด้วย

การไหลของกระแสจำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อระหว่างแหล่งที่มาและอ่างล้างจาน ซึ่งทำได้โดยใช้สายไฟฟ้าซึ่งเป็นส่วนประกอบที่สำคัญอันดับที่สามของวงจรไฟฟ้า

วงจรไฟฟ้า — ชุดอุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับทางเดินของกระแสไฟฟ้า วงจรนี้เกิดจากแหล่งพลังงาน (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) ผู้ใช้พลังงาน (โหลด) ระบบส่งพลังงาน (สายไฟ)

วงจรไฟฟ้าคือชุดของอุปกรณ์และวัตถุที่เป็นเส้นทางสำหรับ ไฟฟ้า, กระบวนการทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถอธิบายได้โดยใช้แนวคิดของแรงเคลื่อนไฟฟ้า กระแส และแรงดัน

การติดตั้งไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยแหล่งกำเนิด (เซลล์กัลวานิก แบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ฯลฯ) ผู้บริโภคหรือ ตัวรับพลังงานไฟฟ้า (หลอดไส้, เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า, มอเตอร์ไฟฟ้า, ฯลฯ ) และสายเชื่อมต่อที่เชื่อมต่อขั้วของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากับขั้วของผู้บริโภค เหล่านี้. วงจรไฟฟ้า — ชุดของแหล่งพลังงานไฟฟ้า เครื่องรับ และสายไฟที่เชื่อมต่อถึงกัน (สายส่ง)

รูปที่. 1. แผนภาพไฟฟ้า

วงจรไฟฟ้าแบ่งออกเป็นส่วนภายในและภายนอก แหล่งพลังงานไฟฟ้านั้นมาจากส่วนภายในของวงจรไฟฟ้า ส่วนภายนอกของวงจรรวมถึงการเชื่อมต่อสายไฟ, ผู้บริโภค, สวิตช์มีด, สวิตช์, มิเตอร์ไฟฟ้านั่นคือทุกอย่างที่เชื่อมต่อกับขั้วของแหล่งพลังงานไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้าสามารถไหลในวงจรไฟฟ้าปิดเท่านั้น การลัดวงจรที่จุดใดจุดหนึ่งทำให้กระแสไฟฟ้าหยุดลง

ภายใต้ วงจรไฟฟ้าที่มีกระแสตรง ในวิศวกรรมไฟฟ้าหมายถึงวงจรที่กระแสไม่เปลี่ยนทิศทางนั่นคือขั้วของแหล่งกำเนิด EMF ซึ่งมีค่าคงที่

ภายใต้ วงจรไฟฟ้าสำหรับไฟฟ้ากระแสสลับ หมายถึง วงจรที่กระแสไหลแปรผันตามเวลา (เปรียบเทียบ กระแสสลับ). 

แหล่งพลังงานสำหรับวงจร ได้แก่ เซลล์กัลวานิก, แอคคิวมูเลเตอร์ไฟฟ้า, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าระบบเครื่องกลไฟฟ้า, เครื่องกำเนิดเทอร์โมอิเล็กทริก, โฟโตเซลล์ ฯลฯ ในเทคโนโลยีสมัยใหม่ ส่วนใหญ่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นแหล่งพลังงาน พาวเวอร์ซัพพลายทั้งหมดมี ความต้านทานภายใน ค่าที่มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับความต้านทานขององค์ประกอบอื่น ๆ ของวงจรไฟฟ้า

เครื่องรับไฟฟ้ากระแสตรงคือมอเตอร์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล อุปกรณ์ทำความร้อนและแสงสว่าง โรงงานอิเล็กโทรลิซิส ฯลฯ

ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์เสริม วงจรไฟฟ้าประกอบด้วยอุปกรณ์สำหรับเปิดและปิด (เช่น สวิตช์) เครื่องมือวัดปริมาณไฟฟ้า (เช่น แอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์) อุปกรณ์ป้องกัน (เช่น ฟิวส์)

เครื่องรับไฟฟ้าทั้งหมดมีลักษณะเฉพาะด้วยพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า หลักคือแรงดันและพลังงาน สำหรับการทำงานปกติของเครื่องรับไฟฟ้าจำเป็นต้องบำรุงรักษา พิกัดแรงดันไฟฟ้า. 

องค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าแบ่งออกเป็นแบบแอคทีฟและพาสซีฟ ใช่ องค์ประกอบที่ใช้งานของวงจรไฟฟ้ารวมถึงองค์ประกอบที่เหนี่ยวนำให้เกิด EMF (แหล่งกำเนิด EMF, มอเตอร์ไฟฟ้า, แบตเตอรี่ระหว่างการชาร์จ ฯลฯ) ใช่ องค์ประกอบแบบพาสซีฟประกอบด้วยตัวรับไฟฟ้าและสายเชื่อมต่อ

วงจรใช้แทนวงจรไฟฟ้าตามอัตภาพ ในไดอะแกรมเหล่านี้ แหล่งที่มา เครื่องรับ สายไฟ และอุปกรณ์และองค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมดของวงจรไฟฟ้าจะถูกระบุโดยใช้สัญลักษณ์ทั่วไป (การกำหนดกราฟิก) ซึ่งทำขึ้นในลักษณะหนึ่ง

ตาม GOST 18311-80:

วงจรแหล่งจ่ายไฟ - วงจรไฟฟ้าที่มีองค์ประกอบที่มีจุดประสงค์การทำงานคือการผลิตหรือการส่งพลังงานไฟฟ้าส่วนหลัก การกระจาย การแปลงเป็นพลังงานประเภทอื่นหรือเป็นพลังงานไฟฟ้าด้วยค่าพารามิเตอร์อื่น

วงจรเสริมของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) — วงจรไฟฟ้าสำหรับวัตถุประสงค์การทำงานต่างๆ ซึ่งไม่ใช่วงจรไฟฟ้ากำลังของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์)

วงจรควบคุมไฟฟ้า - วงจรเสริมของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อเปิดใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าและ (หรือ) ผลิตภัณฑ์หรืออุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละรายการหรือเพื่อเปลี่ยนค่าของพารามิเตอร์

วงจรสัญญาณไฟฟ้า - วงจรเสริมของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อเปิดใช้งานอุปกรณ์ส่งสัญญาณ

วงจรการวัดทางไฟฟ้า — วงจรเสริมของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) ซึ่งมีวัตถุประสงค์ในการทำงานเพื่อวัดและ (หรือ) ลงทะเบียนค่าพารามิเตอร์และ (หรือ) รับข้อมูลเกี่ยวกับการวัดผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า (อุปกรณ์) หรือไฟฟ้า อุปกรณ์.

ตามลักษณะทอพอโลยี วงจรไฟฟ้า แบ่งออกเป็น:

• สำหรับแบบง่าย (วงจรเดียว), สองโหนดและแบบซับซ้อน (หลายเชน, หลายโหนด, แฟลต (แฟลต) และเชิงปริมาตร);

• สองขั้วพร้อมเอาต์พุตภายนอกสองขั้ว (สองขั้วและหลายขั้วซึ่งมีเอาต์พุตภายนอกมากกว่าสองขั้ว (สี่ขั้ว, หลายขั้ว)

แหล่งที่มาและผู้รับ (ผู้บริโภค) ของพลังงานจากมุมมองของทฤษฎีวงจรเป็นขั้วสองขั้วเนื่องจากขั้วสองขั้วที่ส่งหรือรับพลังงานมีความจำเป็นและเพียงพอสำหรับการทำงาน เครือข่ายสองขั้วหนึ่งหรือเครือข่ายอื่นเรียกว่าแอ็คทีฟหากมีแหล่งที่มาหรือแบบพาสซีฟ - หากไม่มีแหล่งที่มา (ส่วนซ้ายและขวาของวงจรตามลำดับ)

อุปกรณ์ที่ส่งพลังงานจากแหล่งจ่ายไปยังเครื่องรับเป็นแบบสี่ขั้ว เนื่องจากต้องมีแคลมป์อย่างน้อยสี่ตัวเพื่อถ่ายโอนพลังงานจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปยังโหลด อุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดในการส่งพลังงานคือสายไฟ

เครือข่ายสองขั้วแบบแอคทีฟและพาสซีฟในวงจรไฟฟ้า

แผนภาพวงจรสมมูลทั่วไป

องค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าที่มีความต้านทานไฟฟ้าและเรียกว่าตัวต้านทานนั้นมีลักษณะเฉพาะของกระแส - แรงดัน - การพึ่งพาของแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วขององค์ประกอบกับกระแสในนั้นหรือการพึ่งพาของกระแสในองค์ประกอบ บนแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของมัน

หากความต้านทานขององค์ประกอบคงที่ที่ค่าใด ๆ ของกระแสในนั้นและค่าใด ๆ ของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับองค์ประกอบนั้น คุณลักษณะของแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันจะเป็นเส้นตรงและองค์ประกอบดังกล่าวเรียกว่าองค์ประกอบเชิงเส้น

โดยทั่วไปแล้ว ความต้านทานขึ้นอยู่กับทั้งกระแสและแรงดัน… เหตุผลประการหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของสายไฟเมื่อกระแสไหลผ่านเนื่องจากความร้อน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานของตัวนำจะเพิ่มขึ้น แต่เนื่องจากในหลายกรณีการพึ่งพาอาศัยกันนี้ไม่มีนัยสำคัญ องค์ประกอบจึงถือเป็นเส้นตรง

วงจรไฟฟ้าที่มีความต้านทานไฟฟ้าของส่วนต่างๆ ไม่ขึ้นอยู่กับค่าและ ทิศทางปัจจุบัน และแรงดันไฟฟ้าในวงจรเรียกว่า วงจรไฟฟ้าเชิงเส้น... วงจรดังกล่าวประกอบด้วยองค์ประกอบเชิงเส้นเท่านั้น และสถานะของมันอธิบายโดยสมการเชิงพีชคณิตเชิงเส้น

หากความต้านทานขององค์ประกอบวงจรขึ้นอยู่กับกระแสหรือแรงดันอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นคุณลักษณะของแรงดันในปัจจุบันจะไม่เป็นเชิงเส้น และองค์ประกอบดังกล่าวเรียกว่าองค์ประกอบที่ไม่ใช่เชิงเส้น

วงจรไฟฟ้าที่มีความต้านทานไฟฟ้าอย่างน้อยหนึ่งส่วนขึ้นอยู่กับค่าหรือทิศทางของกระแสและแรงดันในส่วนนี้ของวงจรเรียกว่า วงจรไฟฟ้าแบบไม่เชิงเส้น… วงจรดังกล่าวประกอบด้วยองค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้นอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบ

ในการอธิบายคุณสมบัติของวงจรไฟฟ้า จะมีการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างค่าของแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) แรงดันและกระแสในวงจรกับค่าความต้านทาน ความเหนี่ยวนำ ความจุ และวิธีการสร้างวงจร

เมื่อวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าจะใช้พารามิเตอร์ทอพอโลยีต่อไปนี้ของวงจร:

• สาขา - ส่วนของวงจรไฟฟ้าที่กระแสไฟฟ้าเดียวกันไหลผ่าน
• โหนด - ทางแยกของสาขาของวงจรไฟฟ้า โดยปกติแล้ว สถานที่ที่เชื่อมต่อสองสาขาจะไม่เรียกว่าโหนด แต่เรียกว่าลิงก์ (หรือโหนดสลับได้) และโหนดเชื่อมต่ออย่างน้อยสามสาขา
• วงจร — ชุดของกิ่งก้านของวงจรไฟฟ้าที่ก่อตัวเป็นเส้นทางปิด ซึ่งโหนดหนึ่งเป็นทั้งจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของเส้นทาง และอีกโหนดมาบรรจบกันเพียงครั้งเดียว

เทปการศึกษาเก่า หนึ่งใน 7 ส่วนของเทปการศึกษา "วิศวกรรมไฟฟ้ากับพื้นฐานของอิเล็กทรอนิกส์" ออกในปี 1973จากโรงงานผลิตอุปกรณ์การเรียน:

วงจรไฟฟ้าและแม่เหล็กกับไฟฟ้ากระแสตรง