Положительные направления токов и напряжений

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ. ЭЛЕМЕНТЫИ ПАРАМЕТРЫЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Электрическая цепь

Электрической цепью называется совокупность элементов и устройств, предназначенных для создания, передачи и потребления электрической энергии. Электрическая цепь содержит источники и потребители электрической энергии, а также промежуточные элементы и устройства.

Источниками электрической энергии являются устройства, преобразующие различного вида энергию в электрическую (химические, механические, термические, световые и пр.).

Приемниками электрической энергии являются устройства, преобразующие электрическую энергию в другой вид энергии.

Промежуточные элементы и устройства служат для передачи электрической энергии от источников к приемникам. В зависимости от назначения они либо непосредственно передают электрическую энергию с параметрами источника (провода, коммутационная аппаратура), либо преобразуют ее в энергию с другими параметрами (трансформаторы, выпрямители, инверторы и пр.). В зависимости от рассматриваемых процессов в той или иной части электрической цепи промежуточные элементы и устройства можно рассматривать частью как источников, так и потребителей электрической энергии (трансформаторы, выпрямители, инверторы и т.д.).

Положительные направления токов и напряжений

Электрический ток вызывается изменением (переносом) заряда и равен скорости изменения этого заряда:

, (1.1)

где: q – электрический заряд.

Электрическому току задается направление. В общем случае ток представляет собой движение носителей зарядов обоих знаков в разные стороны, но принято положительным считать ток, обусловленный перемещением положительных зарядов.

Единицей измерения тока в системе СИ принят ампер (А) – величина не изменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади сечения, расположенным на расстоянии 1м один от другого в вакууме, вызывает между этими проводниками силу, равную 2 10^-7 Ньютонов на каждый метр длины. Соответственно заряд q, согласно (1.1), измеряется в A*c. Такая единица заряда называется кулоном (Кл). [Кл] = [А с].

Электрический ток может быть неизменным во времени или изменяющимся. Первый принято называть постоянным током, а цепи, в которых протекают только постоянные токи – цепями постоянного тока.

Постоянные токи обозначаются заглавными буквами латинского алфавита (I), мгновенные значения – строчными (i).

Одной из основных задач электротехники является определение реальных токов в электрической цепи, которые, как правило, заранее неизвестны. Чтобы решить эту задачу, выбирают положительные направления токов. Положительное направление тока выбирается произвольно и указывается стрелкой. Если в результате расчета ток получен отрицательным, значит он направлен в противоположную сторону.

Изобразим некоторый элемент электрической цепи (рис. 1.1), через который протекает ток I. Концы участка обозначим цифрами 1 и 2. Условимся, что положительное направление тока от точки 1 к точке 2.

Разность электрических потенциалов между точками 1 и 2 носит название напряжения на данном участке, которое определяется работой, затрачиваемой на перенос положительного единичного заряда из точки 1 в точку 2.

Мгновенные значения напряжения принято обозначать буквой u, постоянное напряжения – U. Единицей напряжения является вольт (В).

Согласно определению размерность вольта (Ньютонометр /Амперсекунда):

Положительное направление напряжения совпадает с положительным направлением тока. На рис. 1.1.

(j₁ и j₂ соответственно потенциалы точек 1 и 2). Напряжение, отсчитываемое в обратном направлении, имеет противоположный знак.