Электрическая цепь. Практическая работа "Исследование электрической цепи"

Электричество

 В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с таким понятием как «электричество». Что же такое электричество, всегда ли люди знали о нём?

Без электричества представить нашу современную жизнь практически невозможно. Скажите, как можно обойтись без освещения и тепла, без электродвигателя и телефона, без компьютера и телевизора? Электричество настолько глубоко проникло в нашу жизнь, что мы порой и не задумываемся, что это за волшебник помогает нам в работе.

Этот волшебник – электричество. В чём же заключается суть электричества? Суть электричества сводится к тому, что поток заряженных частиц движется по проводнику (проводник – это вещество, способное проводить электрический ток) в замкнутой цепи от источника тока к потребителю. Двигаясь, поток частиц выполняют определённую работу.

Это явление называется «электрический ток». Силу электрического тока можно измерить. Единица измерения силы тока — Ампер, получила своё название в честь французского ученого, который первым исследовал свойства тока. Имя ученого-физика – Андре Ампер.

Открытие электрического тока и других новшеств, связанных с ним, можно отнести к периоду: конец девятнадцатого — начало двадцатого века. Но наблюдали первые электрические явления люди ещё в пятом веке до нашей эры. Они замечали, что потёртый мехом или шерстью кусок янтаря притягивает к себе лёгкие тела, например, пылинки. Древние греки даже научились использовать это явление – для удаления пыли с дорогих одежд. Ещё они заметили, что если сухие волосы расчесать янтарным гребнем, они встают, отталкиваясь друг от друга.

Вернёмся ещё раз к определению электрического тока. Ток – направленное движение заряженных частиц. Если мы имеем дело с металлом, то заряженные частицы – это электроны. Слово «янтарь» по-гречески – это электрон.

Таким образом, мы понимаем, что всем нам известное понятие «электричество» имеет древние корни.

Электричество – это наш друг. Оно помогает нам во всём. Утром мы включаем свет, электрический чайник. Ставим подогревать пищу в микроволновую печь. Пользуемся лифтом. Едем в трамвае, разговариваем по сотовому телефону. Трудимся на промышленных предприятиях, в банках и больницах, на полях и в мастерских, учимся в школе, где тепло и светло. И везде «работает» электричество.

Как и многое в нашей жизни, электричество, имеет не только положительную, но и отрицательную сторону. Электрический ток, как волшебника-невидимку, нельзя рассмотреть, учуять его по запаху. Определить наличие или отсутствие тока можно только, используя приборы, измерительную аппаратуру. Первый случай поражения электрическим током со смертельным исходом был описан в 1862 году. Трагедия произошла при непреднамеренном соприкосновении человека с токоведущими частями. В дальнейшем случаев поражения электрическим током произошло немало.

(https://detskiychas.ru/rasskazy/rasskaz_electrichestvo_detyam/)

Электрическая цепь

Электрическая цепь – это совокупность различных устройств и соединяющих их проводников, образующих путь для электрического тока, в которой электромагнитные процессы могут быть описаны с помощью понятий ЭДС, напряжения и тока.

При изучении электрических цепей возможно два подхода – энергетический и информационный. Энергетический подход предполагает изучение процессов получения, преобразования, передачи и использования электромагнитной энергии и связан с определением токов и напряжений на участках цепи. Информационный подход предполагает изучение процессов формирования, преобразования, передачи и приема сигналов и связан с установлением реакции цепи на некоторое воздействие.

В составе электрической цепи можно выделить источники электрической энергии и приемники электрической энергии. К первичным источникам электрической энергии относят различные устройства, в которых происходит преобразование неэлектрической энергии в электрическую (генераторы, гальванические элементы, аккумуляторы, солнечные батареи, микрофоны и т.п.). Приемники электрической энергии – это устройства, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии или накапливается (двигатели, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, громкоговорители и т.д.).

Особый класс электрических устройств образуют вторичные источники энергии, в которых осуществляются различные преобразования электрической энергии (преобразование переменного тока в постоянный и обратное преобразование, понижение или повышение напряжения и др.). К вторичным источникам энергии относят трансформаторы, выпрямители, стабилизаторы, инверторы и т.п.). По отношению к первичным источникам энергии, вторичные источники являются приемниками энергии, но по отношению к остальной части цепи их можно рассматривать как источники энергии.

При расчетах реальные объекты электрических цепей заменяют их идеализированными моделями или элементами электрической цепи. Под элементом электрической цепи будем понимать идеализированную модель физически существующей части устройства, которой приписаны определенные электрические и магнитные свойства.

По энергетическому признаку все элементы электрических цепей делят на активные и пассивные. К активным относят элементы, которые отдают электрическую энергию в цепь (источники напряжения и источники тока). К пассивным относят элементы, которые преобразуют электрическую энергию в другие виды энергии или накапливают. Таковыми являются сопротивление, индуктивность и емкость.

Если электрическая цепь содержит хотя бы один активный элемент, то такую цепь называют активной. Если цепь состоит только из пассивных элементов, то такую цепь называют пассивной.

Каждый элемент электрической цепи может быть охарактеризован с качественной и с количественной стороны. С качественной стороны элемент характеризуется его физическими свойствами, которые определяют назначение и функцию элемента. С количественной стороны элемент цепи характеризуется своим параметром. Под параметром будем понимать количественную характеристику какого-либо свойства.

Кроме рассмотренных нами основных элементов, электрическая цепь содержит также вспомогательные элементы: соединительные проводники, разъемы, переключатели, зажимы, которые называют элементами соединений и коммутации.

Информацию о составе электрической цепи и связях между ее элементами отображают графически в виде электрической схемы, на которой основные и вспомогательные элементы цепи изображают в виде условных графических обозначений.

(https://znanija.com/task/27429539)

Теперь о наболевшем. Электрический ток совершает работу когда цепь замкнута. Соответственно зная мощность нагрузки и напряжение в цепи мы можем определить силу тока протекающую через цепь и сопротивление замкнутой цепи. Это необходимо знать для подбора компонентов нагузки и для безопасной работы всей электрической цепи. 

Практическая работа "Исследование электрической цепи"

Исходная электрическая цепь 

электрическая цепь_1

Строим элктрическую цепь_1 в TinkerCad, пример как она должна выглядеть ниже. Начальные установки сети. напряжение 12 вольт. Показания амперметра после замыкания выключателя(ключа) записать в тетрадь с названием электрическая схема_1. 

виртуальная электрическая цепь_1

Усложняем электрическую цепь добавив в нее дополнительную нагрузку L2 и L3, вольтметры V1, V2 и амперметры А1, A2. Нагрузка L2 и L3 подключены последовательно нагрузке L1 через амперметры A1 и A2. Напряжение источника 12v. Виртуальную цепь строим самостоятельно отдельным проектом "Электрическая цепь2". Проводим экспиремент и записываем показания приборов контроля в терадь с коментарием последовательная нагрузка

электрическая цепь_2

 

Создадим электрическую цепь с паралельным соединением нагрузки. Как показано на схеме ниже в новом проекте "Электрическая цепь3". Проводим экспиремент и записываем показания приборов контроля в терадь с коментарием паралельная нагрузка.

'электрическая цепь_3

 

В тетради ответить на вопрос "что изменилось в показаниях контрольно-измерительных приборов(КИП) при:"

• последовательном соединении нагрузки
• паралельном соединении нагрузки