Електричні кола, елементи електричних ланцюгів. Умовні позначення елементів електричного кола
Електронні пристрої дуже важливі в житті сучасної цивілізованої людини. Але для їх роботи необхідно дотримання цілого ряду вимог. В рамках статті ми уважно розглянемо електричні ланцюги, елементи електричних ланцюгів і як вони функціонують.
Що потрібно для роботи електротехнічного пристрою?
Для його функціонування повинна бути створена електричний ланцюг. Її завдання - передавати енергію пристрою і забезпечувати необхідний режим роботи. Що ж називають електричним колом? 
Так позначають сукупність об`єктів і пристроїв, які утворюють шлях пересування струму. При цьому електромагнітне процеси можуть бути описані за допомогою знань про електричний струм, а також тих, що пропонує електрорушійна сила і напруга. Варто відзначити, що, кажучи про таке поняття, як елемент електричного кола, опір в даному випадку буде грати досить значну роль.
Нюанси графічної маркування
Щоб зручніше було аналізувати і розраховувати електричний ланцюг, її зображують у вигляді схеми. У ній містяться умовні позначення елементів, а також способи із з`єднання. В цілому, що собою являє електричний ланцюг у вигляді схеми, добре дають зрозуміти, використані в статті фотографії. Періодично можна зустріти малюнки з іншими схемами. Чому це так? Позначення елементів електричного кола схем, створених на території СНД і інших країн, трохи різняться. Це відбувається через використання різних систем графічної маркування. 
Основні елементи електричного кола, в залежності від конструкції і ролі в схемах, можуть бути класифіковані за різними системами. В рамках статті їх буде розглянуто три.
види елементів
Умовно їх можна розділити на три групи:
- Джерела живлення. Особливістю даного виду елементів є те, що вони можуть перетворювати якийсь вид енергії (найчастіше хімічну) в електричну. Розрізняють два типи джерел: первинні, коли в електричну енергію перетворюється інший вид, і вторинні, які на вході, і на виході мають електричну енергію (як приклад можна привести випрямний пристрій).
- Споживачі енергії. Вони перетворюють електричний струм в щось інше (освітлення, тепло).
- Допоміжні елементи. Сюди відносять різні складові, без яких реальна ланцюг не працюватиме, як то: комутаційна апаратура, з`єднувальні дроти, вимірювальні прилади та інше, подібне за призначенням.
Всі елементи охоплені одним електромагнітним процесом.
Як трактувати зображення на практиці?
Щоб розрахувати і проаналізувати реальні електричні ланцюги, використовують графічну складову у вигляді схеми. У ній, розміщені елементи зображуються за допомогою умовних позначень. Але тут є свої особливості: так, допоміжні елементи зазвичай на схемах не вказуються. Також, якщо опір у сполучних проводів значно менше, ніж у складових, то його не вказують і не враховують. Джерело живлення позначається як ЕРС. При необхідності підписати кожен елемент, вказується, що у нього внутрішній опір r0. Але реальні споживачі підставляють свої параметри R1, R2, R3, …, Rn. Завдяки цьому параметру, враховується здатність елемента ланцюга перетворювати (необоротно) електроенергію в інші види.
Елементи схеми електричного кола
Умовні позначення елементів електричного кола в текстовому варіанті представлені бути не можуть, тому вони зображені на фото. Але все ж описова частина має бути. Так, необхідно відзначити, що елементи електричного кола ділять на пасивні і активні. До перших відносять, наприклад, з`єднувальні дроти і електроприймачі. 
Пасивний елемент електричного кола відрізняється тим, що його присутністю при певних умовах можна знехтувати. Чого не скажеш про його антипод. До активних елементів відносять ті з них, де активується ЕРС (джерела, електродвигуни, акумулятори, коли вони заряджаються і так далі). Важливими в цьому плані є спеціальні деталі схем, які мають опором, що характеризується вольт-амперної залежністю, оскільки вони взаємно впливають один на одного. Коли опір є постійним незалежно від показника струму або напруги, то дана залежність виглядає як прямий відрізок. Називають їх лінійні елементи електричного кола. Але в більшості випадків, на величину опору впливає і струм, і напруга. Не в останню чергу це відбувається через температурного параметра. Так, коли елемент нагрівається, то опір починає зростати. Якщо даний параметр знаходиться в сильній залежності, то вольт-амперна характеристика неоднакова в будь-якій точці уявного графіка. Тому елемент називається нелінійним.
Відео: Лекція 32. Графічний метод розрахунку нелінійних ланцюгів.
Як ви бачите, умовні позначення елементів електричного кола існують різні і у великій кількості. Тому запам`ятати їх відразу навряд чи вдасться. У цьому допоможуть схематичні зображення, представлені в даній статті.
В яких режимах працює електричний ланцюг?
Коли до джерела живлення підключено різну кількість споживачів, то відповідно змінюються величини струмів, потужностей і напруги. 
А від цього залежить режим роботи ланцюга, а також елементів, що в неї входять. Схему використовуваної на практиці конструкції можна уявити, як активний і пасивний двухполюсник. Так називають ланцюга, які з`єднуються з зовнішньою частиною (по відношенню до неї) за допомогою двох висновків, які, як можна здогадатися, мають різні полюси. Особливість активного і пасивного двухполюсника полягає в наступному: в першому є джерело електричної енергії, а в другому він відсутній. На практиці широко використовуються схеми заміщення під час роботи активних і пасивних елементів. Те, якою буде режим роботи визначається параметрами останніх (зміни завдяки їх коригуванню). А зараз давайте розглянемо, якими ж вони бувають.
Режим холостого ходу
Він має на увазі відключення навантаження від джерела живлення за допомогою спеціального ключа. Струм в даному випадку стає рівним нулю. Напруга ж вирівнюється в місцях затискачів на рівень ЕРС. Елементи схеми електричного кола в даному випадку не використовуються.
Режим короткого замикання
При таких умовах ключ схеми замкнутий, а опір дорівнює нулю. Тоді напруга на затискачах також = 0. 
Якщо використовувати обидва режими, які були вже розглянуті, то за їх результатами можуть бути визначені параметри активного двухполюсника. Якщо струм змінюється в певних межах (які залежать від деталі), то нижня межа завжди дорівнює нулю, і ця складова починає віддавати енергію зовнішньої ланцюга. Якщо показник менше нуля, то віддавати енергію буде саме він. Також необхідно взяти до уваги, що якщо напруга менше нуля, то це означає, що резисторами активного двухполюсника споживається енергія джерел, з якими існує зв`язок завдяки ланцюга, а також запаси самого пристрою.
номінальний режим
Він необхідний для забезпечення технічних параметрів як всьому ланцюгу, так і окремих елементів. В даному режимі показники наближаються до тих величин, що вказані на самій деталі, в довідковій літературі або технічної документації. Слід враховувати, що кожен пристрій має свої параметри. Але три основні показники можна знайти майже завжди - це номінальний струм, потужність і напруга, їх мають всі електричні ланцюги. Елементи електричних ланцюгів також всі без винятку мають ними.
погоджений режим
Він використовується для забезпечення максимальної передачі активної потужності, яка йде від джерела живлення до потребляемому енергію. При цьому не зайвим буде вирахувати параметр корисності. 
Коли здійснюється робота з даними режимом, необхідно дотримуватися обережності і бути готовим, що частина схеми вийде з ладу (якщо заздалегідь не опрацювати теоретичні аспекти).
Основні елементи під час проведення розрахунків для електричних ланцюгів
Вони використовуються в складних конструкціях, щоб перевірити, що і як буде працювати:
- Гілка. Так називають ділянку ланцюга, на якому одна і та ж величина струму. Гілка може комплектуватися з одного / декількох елементів, які послідовно з`єднані.
- Вузол. Місце, де з`єднується як мінімум три гілки. Якщо вони з`єднані з однією парою вузлів, то їх називають паралельними.
- Контур. Подібним чином називають будь-який замкнутий шлях, який проходить по декількох гілках.
Ось такі ділення мають електричні ланцюги. Елементи електричних ланцюгів у всіх випадках, крім гілки, обов`язково присутні в безлічі.
Умовні позитивні напрямки
Їх необхідно ставити, щоб правильно формулювати рівняння, які описують процеси, що відбуваються. Важливість напрямки є для струмів, ЕРС джерел харчування, а також напруг. 
Особливості нанесення розміток на схеми:
- Для ЕРС джерел вони вказуються довільно. Але при цьому необхідно враховувати, що полюс, до якого спрямована стрілка, має більш високий потенціал, у порівнянні з другим.
- Для струмів, які працюють з джерелами ЕРС - повинні збігатися з ними. У всіх інших випадках напрямок є довільним.
- Для напруг - збігається зі струмом.
Види електричних ланцюгів
Як їх розрізняють? Якщо параметри елемента не залежать від струму, що протікає в ньому, то його називають лінійним. Як приклад можна привести електропіч. Нелінійні елементи електричного кола мають опором, яке росте при підвищенні напруги, що підводиться до лампи.
Закони, які знадобляться при роботі з ланцюгами постійного струму
Аналіз і розрахунок будуть набагато ефективніше, якщо одночасно використовувати закон Ома, а також перший і другий закони Кірхгофа. 
З їх допомогою можна встановити взаємозв`язок між тими значеннями, які мають струми, напруги, ЕДП по всій електричного кола або на окремих її ділянках. І це все на основі параметрів елементів, які в них входять.
Відео: Електричні кола (частина 2)
Закон Ома для ділянки кола
Для нас важлива сила струму (I), напруга (U) і опір (R). Даний закон виражається такою формулою: I = U / R. При розрахунку електричних ланцюгів іноді зручніше використовувати зворотну величину: R = I / U.
Закон Ома для повного кола
Він визначає залежність, яка встановлюється між ЕРС (Е) джерела живлення, у якого внутрішній опір одно r, струмом і загальним еквівалентом R. Формула виглядає I = E / (r + R). Складна ланцюг має, як правило, кількома гілками. У них можуть включатися інші джерела живлення. Тоді скористатися законом Ома для повноцінного опису процесу стає проблематично.
Перший закон Кірхгофа
Будь-вузол електричного кола має алгебраїчну суму струмів, яка дорівнює нулю. 
Токи, які йдуть до вузла, в даному випадку беруться зі знаком плюс. Ті, що спрямовані від нього - з мінусом. Важливість цього закону полягає в тому, що з його допомогою встановлюється залежність між струмами, які знаходяться на різних вузлах.
Відео: Читаємо принципові електричні схеми
Другий закон Кірхгофа
Алгебраїчна сума ЕРС в будь-якому вибраному замкнутому контурі є рівною підсумованим числу падінь напруг на всіх його ділянках. Чи завжди це так? Ні. 
Якщо в електричний ланцюг були включені джерела напруги, то даний показник буде дорівнює нулю. Під час запису рівняння згідно з цим законом необхідно:
- Вибрати напрямок, по якому буде здійснюватися обхід контуру.
- Задати позитивні показники для струмів, ЕРС і напруг.
висновок
Отже, ми розглянули електричні ланцюги, елементи електричних ланцюгів і практичні особливості взаємодії з ними. Незважаючи на те що тема передбачає пояснення за допомогою нескладної термінології, через свого обсягу вона досить складна для розуміння. Але, розібравшись в ній, можна зрозуміти процеси, що відбуваються в електричному ланцюзі і призначення її елементів.
