Obwód elektryczny

Wszystkie urządzenia elektryczne od prostego dzwonka elektrycznego do komputera czy samochodu elektrycznego zbudowane zostały z obwodów elektrycznych.

Czym jest obwód elektryczny? Obwód elektryczny to układ połączonych elementów, które umożliwiają przepływ prądu od źródeł do odbiorników prądu.

Obwód elektryczny składa się z elementów takich jak przewody elektryczne, źródła napięciowe (i prądowe), odbiorniki i przełączniki, które tworzą drogę zamkniętą dla prądu elektrycznego.

Prosty przykład: Jednym z najprostszych przykładów obwodu elektrycznego może być mała żarówka 1.5 V podłączona przewodami do baterii AA (popularny paluszek). Uwaga: bateria musi dostarczyć napięcie o wysokości wymaganej przez żarówkę aby żarówka zapaliła się.

1. Schematy obwodów elektrycznych

Dlaczego używamy schematów obwodów elektrycznych? Aby przedstawić obwód prądu elektrycznego i jego elementy używamy schematów ponieważ są bardziej czytelne niż zdjęcia czy ilustracje i łatwiej je sporządzić.

Jak narysować schemat obwodu elektrycznego? To proste, każdy element układu posiada swój symbol np. amperomierz oznaczamy kołem z literą A, opornik prostokątem a przewód to linia ciągła. Schematy możemy narysować ręcznie lub użyć do tego oprogramowania (np. dostępnych za darmo Lucidchart czy TinyCAD).

2. Elementy obwodu elektrycznego

Z jakich elementów składają się obwody elektryczne? Są to:

  • Źródła prądu (czyli elementy aktywne) np. bateria
  • Odbiorniki prądu (czyli elementy pasywne) np. żarówka, opornik oraz silnik.
  • Przewody elektryczne, którymi połączone są pozostałe elementy

Podstawowe elementy obwodów elektrycznych:

  • Ogniwo – pojedyncze ogniwo źródła prądu stałego
  • Bateria – kilka ogniw źródła prądu stałego
  • Źródło napięcia zmiennego – źródło napięcia prądu zmiennego
  • Przewód elektryczny – łączy elementy obwodu
  • Wyłącznik – rozłącza obwód elektryczny
  • Opornik – stwarza opór dla prądu (powoduje spadek napięcia)
  • Kondensator – posiada zdolność gromadzenia ładunku
  • Cewka, zwojnica – gromadzi energię w polu magnetycznym
  • Dioda – przepuszcza prąd w jednym kierunku (zaznaczonym strzałką)
  • Żarówka – element rezystancyjny zamienia energię elektryczną na światło i ciepło
  • Amperomierz – służy do pomiaru natężenia (w amperach)
  • Woltomierz – służy do pomiaru napięcia (w woltach)

3. Warunki przepływu prądu elektrycznego

Czy w każdym obwodzie elektrycznym popłynie prąd? Aby w obwodzie nastąpił przepływ prądu muszą być spełnione jednocześnie dwa warunki:

  1. W obwodzie musi istnieć różnica potencjału (źródło zasilania) oraz
  2. Obwód powinien pozostać zamknięty

Umowny kierunek prądu przyjmujemy od bieguna dodatniego do bieguna ujemnego. Przepływ prąd elektrycznego polega na uporządkowanym ruchu elektronów, od bieguna ujemnego do bieguna dodatniego.

4. Węzły, gałęzie i oczka obwodów elektrycznych

Na schematach obwodów elektrycznych możemy spotkać węzły, gałęzie i oczka:

  • Węzeł obwodu elektrycznego to miejsce, w którym łączą się conajmniej dwa obwody elektryczne (czyli miejsce, w którym łączą się przynajmniej trzy przewody). Węzły obwodu elektrycznego często oznacza się symbolem punktu (po angielsku – meatball czyli klops).
  • Gałąź obwodu elektrycznego to jeden lub więcej połączonych szeregowo elementów obwodu elektrycznego.
  • Oczko obwodu elektrycznego to zbiór połączonych gałęzi obwodów tworzących drogę zamkniętą dla prądu. Obwody proste (nierozgałęzione) posiadają jedno oczko, obwody złożone (rozgałęzione) posiadają dwa lub więcej oczka.

5. Połączenia szeregowe i równoległe

Obwody elektryczne możemy połączyć na dwa główne sposoby: szeregowo i równolegle.

Połączenie szeregowe

Połączenie szeregowe to rodzaj połączenia elementów obwodu elektrycznego w szereg, w którym koniec jednego elementu styka się z początkiem kolejnego np. żarówki lampek choinkowych.

W połączeniu szeregowym prąd przepływa kolejno przez wszystkie elementy szeregu. To oznacza, że jeżeli jeden z nich się przepali lub obwód zostanie przerwany to wszystkie elementy obwodu przestaną działać. W połączeniu szeregowym natężenie prądu dla każdego elementu ma taką samą wartość.

Połączenie równoległe

Połączenie równoległe to rodzaj połączenia elementów obwodu elektrycznego, w którym wszystkie końce oraz początki tych elementów są połączone razem, tworząc gałęzie obwodu.

W połączeniu równoległym suma natężeń prądów wpływająca do węzła (czyli dla gałęzi) jest równa sumie prądów wypływających z węzła (zgodnie z I prawem Kirchhoffa). Napięcie na poszczególnych gałęziach jest takie samo.


PRZYDATNY ARTYKUŁ?
Udostępnij link innym:

Facebooktwittermail

Dodaj do Google Classroom

Pozostałe tematy z działu: Prąd elektryczny

Przepływ prądu | Natężenie prądu | Jednostka natężenia prądu: amper | Napięcie elektryczne | Jednostka napięcia: wolt | Prawo Ohma | Opór elektryczny | Jednostka oporu: om | Praca prądu elektrycznego | Moc prądu elektrycznego | Energia elektryczna | Obwód elektryczny | Domowa instalacja elektryczna | Izolacja i bezpieczniki | Bezpieczne korzystanie z sieci elektrycznej