Obwód elektryczny

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Schemat – przykład obwodu złożonego z kondensatora, cewki i opornika połączonych równolegle ze źródłem napięcia

Obwód elektryczny – układ elementów tworzących drogę zamkniętą dla prądu elektrycznego. Obwód elektryczny tworzą: źródła prądowe i napięciowe, przewody elektryczne, wyłączniki oraz odbiornik[1]. Odwzorowaniem graficznym obwodu jest schemat[2].

Podział obwodów elektrycznych[edytuj | edytuj kod]

Podstawowy podział obwodów elektrycznych obejmuje dwa następujące rodzaje:

Ze względu na czasową zależność natężenia prądu od czasu obwody dzieli się na:

Płynący w obwodzie elektrycznym prąd może przenosić informację wówczas podział obejmuje zależności czasowo-napięciowe[potrzebne źródło]:

  • obwody cyfrowe wartości napięcia mogą w takich obwodach przyjmować tylko określone poziomy, są skwantowane,
  • obwody analogowe gdzie wartości prądu i napięcia mogą przyjmować ciągłe spektrum wartości.

Elementy obwodów elektrycznych[edytuj | edytuj kod]

W elementach obwodu zachodzą trzy rodzaje procesów energetycznych[2]:

  • wytwarzanie energii (zamiana pewnej energii (np. mechanicznej) na energię elektryczną)
  • akumulacja energii
  • rozpraszanie energii

W elemencie idealnym, zachodzi tylko jeden z powyższych procesów (np. idealny rezystor – tylko rozpraszanie energii). Natomiast w elemencie rzeczywistym jednocześnie zachodzą dwa, a nawet i trzy procesy energetyczne. Jednakże zawsze jeden proces dominuje nad pozostałymi[2].

Elementy mające zdolność do akumulacji i rozpraszania energii nazywany elementami pasywnymi, a pozostałe aktywnymi (źródła prądu i napięcia oraz np. tranzystor i dioda tunelowa)[2].

Prawo Ohma[edytuj | edytuj kod]

 Osobny artykuł: Prawo Ohma.

Podstawowym prawem stosowanym w obwodzie elektrycznym jest prawo Ohma. Określa ono zależność pomiędzy napięciem, prądem i rezystancją w pewnym odcinku obwodu.

Prawa Kirchhoffa[edytuj | edytuj kod]

W obwodach rozgałęzionych zachodzą ponadto prawa Kirchhoffa.

 Osobny artykuł: Pierwsze prawo Kirchhoffa.

Pierwsze prawo Kirchhoffa (prądowe) dotyczy sumy algebraicznej natężeń prądów wpływających i wypływających do węzła.

 Osobny artykuł: Drugie prawo Kirchhoffa.

Natomiast drugie prawo Kirchhoffa (napięciowe)dotyczy bilansu napięć w zamkniętym obwodzie elektrycznym prądu stałego.

Łączenie elementów obwodów[edytuj | edytuj kod]

Występują dwa główne sposoby łączenia elementów obwodów: połączenie szeregowe oraz połączenie równoległe. Łączymy zarówno źródła, jak i odbiorniki. Bardziej złożone obwody powstają na skutek połączeń zarówno szeregowych, jak i równoległych – są to obwody szeregowo-równoległe. Skomplikowane obwody szeregowo-równoległe można analizować m.in. za pomocą reguły praw Kirchhoffa. Reguła ta umożliwia obliczenie natężenia prądów przepływających przez poszczególne elementy obwodu, jak również napięcia na nich.

Proste przykłady obwodów elektrycznych[edytuj | edytuj kod]

Przykładem prostego obwodu prądu stałego może być latarka. Taki obwód składa się z małej żarówki, baterii, dwóch przewodów oraz wyłącznika. Prąd elektryczny płynie od dodatniego zacisku (bieguna) baterii, poprzez pierwszy przewód, włókno żarówki (jest to także rodzaj przewodu), drugi przewód i z powrotem, tyle że do ujemnego zacisku baterii Kiedy prąd elektryczny przepływa przez włókno, podgrzewa się ono i żarówka świeci.

Latarka jest przykładem takiego obwodu. Gdy przełącznik jest w stanie otwartym, połączenie jest przerwane, prąd elektryczny nie może przepłynąć przez obwód i żarówka nie świeci. Gdy przełącznik jest zamknięty, prąd płynie i żarówka świeci.

Jeśli przez włókno żarówki przepływa zbyt duży prąd, może się ono przepalić. By zapobiec takiemu zdarzeniu w obwodzie można umieścić bezpiecznik elektryczny (przerywacz obwodu). Gdy przez bezpiecznik przepływa zbyt duży prąd, przewód znajdujący się w nim przepala się i ulega stopieniu, tym samym przerywając obwód i zatrzymując przepływ prądu. Przewód umieszczony w bezpieczniku jest tak zaprojektowany, by uległ stopieniu zanim temu samemu zjawisku uległoby włókno żarówki.

Przypisy

  1. Jerzy Ocioszyński: Elektrotechnika ogólna i samochodowa. Warszawa: Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 1979, s. 17. ISBN 83-02-00297-6.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 Bolkowski Stanisław: Elektrotechnika Teoretyczna Tom 1: Teoria obwodów elektrycznych. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1986, s. 24-25. ISBN 83-204-0733-8.