Электрическая схема цепь: Электрическая цепь, схема простой электрической цепи постоянного тока.

Электрическая цепь, схема простой электрической цепи постоянного тока.

На картинке нарисована простейшая электрическая цепь постоянного тока. Она состоит из таких элементов как источник питания в виде батарейки, выключатель питания, переменное сопротивление и лампочка (представляющая собой электрическую нагрузку). Неотъемлемыми частями любой электрической схемы являются сам источник питания (постоянного тока или же переменного, без которого любая электросхема всего лишь груда металла), непосредственно нагрузка (ради которой всё и замышлялось, это электродвигатели, лампочки, нагревательные элементы и т.д.), ну и коммутирующие устройства в виде различных выключателей и переключателей (надо же схемой управлять, хотя бы на уровне включить и выключить).

В нашем случае электрическая схема цепи именно постоянного тока. В чём её специфика и отличия от электроцепи переменного тока? Из самого названия должно быть ясно, что в постоянном токе есть какое-то постоянство! Оно заключается в том, что носители электрического тока (электроны, электрические отрицательно заряженные частицы) движуться строго в одном направлении от минуса к плюсу. Да, стоит ещё внести уточнение. В реальности электричество движется от минуса к плюсу (в твёрдых телах, движение электронов), и от плюса к минусу (в жидких и газообразных веществах, движение ионов).

Электрическая цепь постоянного тока питается от источника с постоянным током, у которого есть положительный вывод (он же плюс) и отрицательный вывод (он же минус). Внутри источника постоянного тока не может, при нормальных условиях, меняться полюса, исключено самим принципом его работы и устройством. В электротехнике и особенно в электронике существует множество функциональных элементов работающие именно на постоянном токе. При подаче на них переменного тока (если не предусмотрено самой схемой) элементы либо просто не работают, либо просто выходят из строя. Это происходит потому, что переменный ток периодически меняет свою полярность с плюса на минус и обратно (в обычной городской сети это происходит 50 раз за секунду).

Как уже было подмечено вначале, самая простая электрическая цепь (будь то переменная или постоянная) состоит из источника питания, нагрузки и устройства коммутации (переключатели). В такой схеме электрической цепи энергия вырабатывается источником, и подаётся на нагрузку, выполняющую конкретную полезную работу. Естественно, без выключателей проблематично будет управлять работой электросхемы. Любая электрическая схема подразумевает функцию включения и выключения. Нарисованный на схеме (наш рисунок схемы простой электрической цепи постоянного тока) дополнительное переменное сопротивление показывает, что имеется некий элемент, способный изменять свое электрическое сопротивление, тем самым влияя на величину тока в электрической цепи.

На рисунке схемы электрической цепи постоянного тока можно заметить, что движение тока направлено от плюса к минусу (обозначено стрелками), а выше было сказано, что в реальности ток движется от минуса к плюсу (в твёрдых телах). Что это за несоответствие? Просто было наукой принято, что в схема должно обозначаться именно такое движение электрического тока. Но это особо не на что не влияет. Просто зная условные обозначения на электрических схемах и физический принцип действия электрического тока мы работаем со схемой, сочиняя её, либо используя при ремонте или сборке. В электронике на схемах можно заметить стрелки, находящиеся на самих функциональных элементах. Они показывают направление движения тока, как было принято в условном обозначении.

В более сложных электрических цепях в схемах добавляются дополнительные устройства и элементы, которые расширяют общий функционал. Каждая деталь, элемент при подаче на него напряжения или прохождении электрического тока имеет свою специфическую особенность. Хотя в целом, что можно сделать с электроэнергией источника питания? Изменить всего лишь исходные характеристики, а именно, увеличить или понизить напряжение, ток, частоту (если это переменный или импульсный ток). Включить или выключить схему электрической цепи.

Видео по этой теме:

P.S. Любую электрическую схему цепи можно представить как основные функциональные части, а именно, часть источника питания, часть управления и коммутации, часть непосредственной нагрузки (ради которой всё и организовывалось). Просто мысленно разбиваем схему на эти части и составляем основные функциональные блоки, модули, элементы. Далее уже всё начинает становиться на свои места. Даже достаточно сложная схема (с первого взгляда) после этого начинает становиться простой и понятной с точки зрения своей работы.

схема, ее элементы и их обозначения элементов

Во время изучения теории электрических цепей прежде всего необходимо начать с ознакомления с основными понятиями. Электрическая цепь представляет собой устройство, по которому течёт ток. Имея представление об основных терминах, необходимо рассмотреть, из чего состоит ЭЦ, а также как она устроена.

Что называется электрической цепью

ЭЦ – это комплекс элементов, при помощи которых создаётся, передаётся и потребляется электрическая энергия. Данные элементы, или участки, содержат источники электрической энергии, а также промежуточные устройства и проводники между ними, обеспечивающие неразрывность соединений.

Как по другому называется электрическая цепь

Источниками электрической энергии являются устройства, вырабатывающие ток путём физических, химических или световых преобразований.

Важно! Приемниками электроэнергии являются устройства, работа которых напрямую зависит от активности источника.

Промежуточные элементы с функциональными устройствами служат для передачи электрической энергии от источников к приемникам. В зависимости от назначения, они непосредственно передают энергию с конкретными параметрами источника.

Виды электрический цепи

Существует 3 основных вида соединения потребителей энергии:

• Последовательное соединение

Общий показатель сопротивления замкнутой ЭЦ неизменно повышается при увеличении количества потребителей. Исходя из этого правила можно сделать вывод, что показатель полного сопротивления будет являться суммой индивидуальных значений каждого включённого в цепь прибора. Любой прибор, включенный в сеть, получает лишь долю напряжения, так как суммарный показатель энергетической цепи распадается на количество потребителей.

Соединение элементов ЭЦ – основные виды

• Параллельное соединение

Подобная схема даёт полное представление о принципе работы электрической цепи. Если этот процесс происходит непосредственно у места разветвления, то ток проходит дальше по двум нагруженным участкам, что порождает определённое сопротивление. В результате этого его значение приравнивается сумме токов, расходящихся от данной точки. Что касается сопротивления, то оно значительно снижается по мере возрастания общей проходимости ЭЦ. Параллельное соединение позволяет всем устройствам функционировать независимо друг от друга.

Важно! Если один из элементов цепи выйдет из строя или произойдет замыкание, то остальные потребители продолжат свою работу со сбоями, но полного разрыва цепи не произойдёт.

• Комбинированное соединение

Включить электроприборы можно обоими способами – параллельным и последовательным, и такой тип соединения будет называться комбинированным. К примеру, можно рассмотреть защитную аппаратуру. Для ее подключения можно применить последовательный вариант, но этот способ может вызвать непредвиденный разрыв цепи.

Обратите внимание! Комбинированное соединение позволяет распределить нагрузку на линиях с целью предотвращения перегрузки.

Нелинейные и линейные

Нелинейные элементы придают ЭЦ свойства, которые не могут быть достигнуты в линейных цепях (стабилизация напряжения, усиление постоянного тока). Их, как правило, делят на неуправляемые и управляемые. К первому варианту можно отнести двухполюсные устройства. Их основное предназначение – полноценная работа без воздействия управляющего фактора (полупроводниковые терморезисторы или диоды). Ко вторму варианту относятся многополюсники, используемые при воздействии на них управляющего фактора (транзисторы и тиристоры).

Свойства нелинейных элементов выражаются в вольтамперных характеристиках. Они отображают зависимость тока от напряжения, для чего составляется конкретная эмпирическая формула, удобная для расчетов.

Метод пересечения показателей

Неуправляемые нелинейные элементы имеют одну вольтамперную характеристику. Их основным паратмером является управляющий фактор.

Цепи, включающие в себя только одиночные элементы, называют линейными. Основное свойство таких цепей — применимость принципа наложения. Это характеризуется тем, что результирующая реакция линейной цепи на несколько приложенных одновременно потребителей, равна сумме реакций на каждом участке.

Обратите внимание! У линейных элементов наблюдается постоянное сопротивление, в связи с чем график их вольтамперной характеристики представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.

Разветвленные и неразветвленные

ЭЦ может быть представлена в виде единого прямого элемента или иметь разветвления. На каждом участке неразветвленной цепи проходит ток с одинаковыми характеристиками. Простейшая разветвленная цепь состоит из трёх ветвей и двух узлов, в каждой из которых течет свой электрический ток. Любой участок можно идентифицировать, как отдельную составляющую цепи, образованную отдельными элементами, соединёнными последовательно в единое целое.

Узел – это точка, состоящая не менее, чем из трех ветвей. Узел, состоящий из двух ветвей, каждая из которых представляет собой продолжение другой, называют вырожденным узлом.

Неразветвленная и разветвленная

Внутренние и внешние

Для создания упорядоченного движения электронов, необходимо определить разность потенциалов между какими-либо отдельно взятыми участками цепи. Это обеспечивается при подключении напряжения в виде источника питания, называемым внутренней электрической цепью. Остальные компоненты цепи образуют внешнюю цепь. Для задания движения зарядов в источнике питания против направления поля, требуется приложить сторонние силы, в частности:

• Выход вторичной обмотки трансформатора.
• Батарея (гальванический источник).
• Обмотка генератора.

Внешние силы, создающие движение электронов, называются электродвижущими, и они характеризуются работой, затраченной источником на перемещение единицы заряда.

Внешняя и внутренняя часть цепи

Активные и пассивные

Элементы в составе электрических цепей существуют в формате активности и пассивности. В качестве активных считаются источники электроэнергии.

Базовым параметром активных участков цепи выступает их способность отдавать энергию. Источники тока вместе с ЭДС называют идеальными для электрической энергии, что обусловлено отсутствием потери энергии, поскольку их проводимость и сопротивление считаются бесконечными:

I2 х 0 = 0

Активные элементы ЭЦ

Элементами, называемыми пассивными, считают разновидности потребителей и накопителей электроэнергии. На практике специалисты применяют многополюсный прибор, функционирующий на базе двухполюсных элементов.

Все активные элементы можно определить как в независимом, так и в зависимом порядке. Первый вариант является определением источника тока и напряжения. Вторая категория рассматривается при условии зависимости указанных величин от параметров напряжения и тока. Типичными представителями выступают электролампы и транзисторы. Их функционирование происходит в режиме линейности.

Пассивные элементы ЭЦ

Главные пассивные участки электроцепи представляют резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы, с помощью которых осуществляется регулирование параметров силы тока и величины напряжения на отдельно взятых элементах. Резистивный показатель сопротивления относят к особым свойствам элементам. Его базовым критерием служит необратимое энергетическое рассеивание. Значение электротехники определяется по следующей формуле:

u = iR

i = Gu

При этом R представляет собой сопротивление (измеряется в Омах), а выступает проводимостью (единица измерения – сименсы). Данные величины можно вычислить по формуле:

R = 1:G

Индуктивность – это коэффициент пропорциональности. Конденсатор имеет свойство накопления энергии электрического поля. Линейная ёмкость определяет прямопропорциональную зависимость на основе заряда и напряжения. В таком случае, формула выглядит следующим образом:

q = Cu

Из каких элементов состоит электрическая цепь

Новички нередко задаются вопросом, из каких важных элементов состоит электрическая цепь. Такими составляющими являются:

• Источник тока,
• Нагрузка,
• Проводник.

В состав могут в том числе входить такие элементы, как устройства коммутации, а также приборы защиты.

Условные обозначения электроустройств

Для возникновения тока, необходимо соединить две точки, одна из которых имеет избыток электронов по сравнению с другой. Другими словами, необходимо создать разность потенциалов между этими двумя точками. Как раз для получения разности потенциалов в цепи применяется источник тока.

Важно! Нагрузкой считается любой потребитель электрической энергии. Этот фактор оказывает сопротивление электрическому току и от величины сопротивления нагрузки зависит величина тока. Ток от источника энергии к нагрузке течёт по проводникам. В качестве кабеля можно использовать материалы с наименьшим сопротивлением (медь, серебро, золото).

Схема электрической цепи

Электрическая цепь, её графическое изображение, условные обозначения составляющих её элементов, а также символы представляют собой классическую схему расчетной модели. Подобный тип по-другому принимают, как эквивалентную схему замещения. По возможности, изображённая электротехника на схеме электрических цепей показывает весь процесс. Каждый реальный элемент цепи при проведении расчета заменяется элементами схемы.

Схема ЭЦ

В заключении следует отметить, что каждый элемент цепи, в зависимости от характера подключения и электротехнических свойств, может быть идентифицирован как источник энергии, либо как потребитель. Каждому участку на схеме ЭЦ соответствует проводник, либо конкретный прибор (трансформатор, выпрямитель, инвертор и другое электрооборудование). Только после правильного прочтения электрической схемы специалист может обеспечить её работоспособность.

Электрическая цепь и ее составные части

Для того чтобы использовать энергию электрического тока, нужно прежде всего иметь источник тока.

Электродвигатели, лампы, плитки, всевозможные приборы, работающие от электрического тока, называют приемниками или потребителями электрической энергии.

Электрическую энергию нужно доставить к приемнику. Для этого приемник соединяют с источником электрической энергии проводами. Чтобы включать и выключать в нужное время приемники электрической энергии, применяют ключи. Источник тока, приемники и ключи, соединенные между собой проводами, составляют электрическую цепь.

Чтобы в цепи был ток, она должна быть замкнутой, т. е. состоять только из проводников электричества. Если в каком-нибудь месте провод оборвется или на его место будет поставлен изолятор, ток в цепи прекратится. На этом и основано действие ключей.

Чертежи, на которых изображены способы соединения электрических приборов в цепь, называют схемами. Приборы на схемах обозначают условными знаками. Некоторые из них даны на рисунке 234. На рисунке 235 изображена схема простейшей электрической цепи:

Вопросы. 1. Какова роль источника тока в электрической цепи? 2. Какие приемники, или потребители, электрической энергии вы знаете? 3. Из каких частей состоит электрическая цепь? 4. Что такое замкнутая цепь? разомкнутая цепь? 5. Что такое схема электрической цепи?

Упражнения. 1. Рассмотрите устройство штепсельной вилки настольной лампы. Из какого материала изготовлены отдельные части ее? 2. Начертите схему цепи электрического звонка с кнопкой. 3. Начертите схему цепи, содержащей один гальванический элемент и два звонка, каждый из которых можно включать отдельно. 4. Придумайте схему соединения элемента, звонка и двух кнопок, расположенных так, чтобы можно было позвонить из двух разных мест. 5. На рисунке 236 дана схема соединения лампы и двух переключателей. Рассмотрите схему и подумайте, где можно применить такую проводку. 6. Нарисуйте схему цепи карманного фонаря (рис. 237) и назовите части этой цепи.

2. Схемы электрических цепей и их элементы

На
любую машину, в состав которой входят электрические устройства, кроме
конструкторских чертежей имеется электродокументация, состоящая из различных
электрических схем. Электрические  функциональные
схемы раскрывают принцип действия устройства. Существуют электромонтажные
схемы, в которых раскрывается монтаж 
(соединение) электрических элементов цепи.

Электрические
принципиальные схемы раскрывают электрические связи всех отдельных элементов
электрической цепи между собой.

Все
схемы вычерчиваются по определенным стандартам- ГОСТам.

Кроме
основных электрических схем существуют схемы замещения, по которым наиболее
удобно составлять математические уравнения, описания электрических и
энергетических процессов. Такие схемы являются эквивалентными моделями
электрической цепи. Схемы максимально упрощены и по ним удобнее провести анализ
отображаемых ими сложных электрических цепей.

Все
элементы электрических цепей можно разделить на три группы: источники (активные
элементы), потребители и элементы для передачи электроэнергии от источников к
потребителю (пассивные элементы).

Источником
электрической энергии (генератором) называют устройство, преобразующее в
электроэнергию какой-либо другой вид энергии (электромашинный генератор —
механическую, гальванический элемент или аккумулятор — химическую, фотоэлектрическая
батарея — лучистую и т. п.). Источники делятся на источники напряжения
(Е,U=соnst, при изменении I) и источники тока (I=соnst,  при изменении U). Все источники имеют
внутреннее сопротивление Rвн, значение которого невелико по сравнению с сопротивлением
других элементов электрической цепи.

Приемником
электрической энергии (потребителем) называют устройство, преобразующее
электроэнергию в какой-либо другой вид энергии (электродвигатель — в
механическую, электронагреватель — в тепловую, источник света — в световую
(лучистую) и т.п.).

Элементами
передачи электроэнергии от источника питания к приемнику служат провода,
устройства, обеспечивающие уровень и качество напряжения и др.

Условные
обозначения  элементов электрической цепи
на схеме стандартизованы. Примеры:

Электрическая цепь. Электрическая схема — презентация онлайн

1. Электрическая цепь. Электрическая схема.

2. Цель урока:

•познакомиться с понятием электрическая цепь;
•узнать, из чего она состоит;
•как графически
обозначаются элементы
цепи;
• научиться собирать простую эл.
цепь по электричекой схеме.

3. Электрическая цепь

Набор устройств, по которым течет
электрический ток, называется
электрической цепью.
• Электрические цепи изучают в
разделе электротехника

4. Электрическая цепь

Самая простая электрическая цепь
состоит из 4-х частей:
1. источника;
2. потребителя;
3. соединительных проводов;
4. ключа.

5. Источник

это то, что дает начало
чему-либо,
-служит основанием
чего-то,
-является тем, откуда
исходит, берется,
черпается что-то…
—

6. Источник Например:

• Струя подземной воды,
вытекающая на
поверхность земли;
Родник-источник
воды
• Солнце — источник
света и тепла.
• Летопись — основной
источник для русской
исторической науки.

7. Источники электрического тока- это устройства вырабатывающие эл. энергию

Источники электрического токаэто устройства вырабатывающие эл. энергию
батарейки
ветряной генератор
аккумуляторы
генератор
Гидроэлектростанция

8. Потребители – это устройства, которые работают от эл. энергии

Бытовые приборы

9. Соединительные провода –для передачи эл. энергии от источника к потребителю

10. Ключи(выключатели)- для вкл. и выкл. потребителей эл. энергии

В Париже в 1881 году
на электротехнической
выставке все были в
восторге от этого
изобретение.
Это – выключатель.
Роль его – замыкать и
размыкать
электрическую цепь.

11. Условные обозначения

12. Электрическая схема Простой светильник

13. Электрическая схема Простой светильник

14. Фото и схема электрического фонаря

15. Задание 1: соедини названия частей электрической цепи и рисунок условного обозначения

А.батарея
Б.ключ
В. лампа
Г. гальванический
элемент
Д. соединение проводов
Е. пересечение проводов
Ж. клеммы

16.

Задание 2: собрать электрическую цепь по схемам

17. Памятка по технике безопасности при работе с электрическим током

• Не используйте при сборке электрических
цепей повреждённые провода.
• Следите за исправностью всех креплений в
приборах.
• При сборке электрических цепей избегайте
пересечения проводов.
• Источники тока подключайте в последнюю
очередь.
• Не определяйте наличие тока в цепи на
ощупь.

18. Рефлексия.

Продолжите:
На уроке я узнал о………
Мне понравилось….
Я хотел бы…………

19. Словарь

Электрическая цепь
Электротехника
Источники
Потребители
Соединительные
провода
Ключи(выключатели)
Лампа
Звонок
Батарейка(батарея)
Гальванический
элемент

Электрическая цепь и ее элементы

Электрическая цепь это совокупность устройств, соединенных определенным образом, которые обеспечивают путь для протекания электрического тока.

Элементами электрической цепи являются: источник тока, нагрузка и проводники. Простейшая электрическая цепь показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Простейшая электрическая цепь.

В состав электрической цепи могут входить и другие элементы, таки как устройства коммутации, устройства защиты.

Как известно, для возникновения тока необходимо соединить две точки, одна из которых имеет избыток электронов в сравнении с другой. Другими словами необходимо создать разность потенциалов между этими двумя точками. Как раз для создания разности потенциалов в цепи применяется источник тока. Источником тока в электрической цепи могут быть такие устройства, как генераторы, батареи, химические элементы и т.д.

Нагрузкой в электрической цепи считается любой потребитель электрической энергии. Нагрузка оказывает сопротивление электрическому току и от величины сопротивления нагрузки зависит величина тока. Ток от источника тока к нагрузке течет по проводникам. В качестве проводников стараются использовать материалы с наименьшим сопротивлением (медь, серебро, золото).

Важно, что для протекания тока в цепи, цепь должна быть замкнута!

Типы электрических цепей

В электротехники по типу соединения элементов электрической цепи существуют следующие электрические цепи:

• последовательная электрическая цепь;
• параллельная электрическая цепь;
• последовательно-параллельная электрическая цепь.

Последовательная электрическая цепь.

В последовательной электрической цепи (рисунок 2.) все элементы цепи последовательно друг с другом, то есть конец первого с началом второго, конец второго с началом первого и т.д.

Рисунок 2. Последовательная электрическая цепь.

При таком соединении элементов цепи ток имеет только один путь протекания от источника тока к нагрузке.При этом общий ток цепи I_общ будет равен току через каждый элемент цепи:

I_общ=I₁=I₂=I₃

Падение напряжения вдоль всей цепи, то есть на участке А-Б (Uа-б), будет равно приложенному к этому участку напряжению E и равно сумме падений напряжений на всех участках цепи (резисторах):

E=U_а-б=U₁+U₂+U₃

Параллельная электрическая цепь.

В параллельной электрической цепи (рисунок 3.) все элементы соединены таким образом, что их начало соединены в одну общую точку, а концы в другую.

Рисунок 3. Параллельная электрическая цепь.

В этом случае у тока имеется несколько путей протекания от источника к нагрузкам, а общий ток цепи I_общ будет равен сумме токов параллельных ветвей:

I_общ=I₁+I₂+I₃

Падение напряжения на всех резисторах будет равно приложенному напряжению к участку с параллельным соединением резисторов:

E=U₁=U₂=U₃

Последовательно-параллельная электрическая цепь.

Последовательно-параллельная электрическая цепь является комбинацией последовательной и параллельной цепи, то есть ее элементы включаются и последовательно и параллельно (рисунок 4).

Рисунок 4. Последовательно-параллельная электрическая цепь.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Электрическая цепь — это… Что такое Электрическая цепь?

Рисунок 1 — Условное обозначение электрической цепи

Электри́ческая цепь  — совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение.

Изображение электрической цепи с помощью условных знаков называют электрической схемой (рисунок 1).

Классификация электрических цепей

Неразветвленные и разветвленные электрические цепи

Рисунок 2 — Разветвленная цепь

Электрические цепи подразделяют на неразветвленные и разветвленные. На рисунке 1 представлена схема простейшей неразветвленной цепи. Во всех элементах ее течет один и тот же ток. Простейшая разветвленная цепь изображена на рисунке 2. В ней имеются три ветви и два узла. В каждой ветви течет свой ток. Ветвь можно определить как участок цепи, образованный последовательно соединенными элементами (через которые течет одинаковый ток) и заключенный между двумя узлами. В свою очередь узел есть точка цепи, в которой сходятся не менее трех ветвей. Если в месте пересечения двух линий на электрической схеме поставлена точка (рисунок 2), то в этом месте есть электрическое соединение двух линий, в противном случае его нет. Узел, в котором сходятся две ветви, одна из которых является продолжением другой, называют устранимым или вырожденным узлом

Линейные и нелинейные электрические цепи

Линейной электрической цепью называют такую цепь, все компоненты которой линейны. К линейным компонентам относятся зависимые и независимые идеализированные источники токов и напряжений, резисторы (подчиняющиеся закону Ома), и любые другие компоненты, описываемые линейными дифференциальными уравнениями, наиболее известны электрические конденсаторы и индуктивности. Если цепь содержит отличные от перечисленных компоненты, то она называется нелинейной.

Изображение электрической цепи с помощью условных обозначений называют электрической схемой. Функция зависимости тока, протекающего по двухполюсному компоненту от напряжения на этом компоненте называют вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Часто ВАХ изображают графически в декартовых координатах. При этом по оси абсцисс на графике обычно откладывают напряжение, а по оси ординат — ток.

В частности, омические резисторы, ВАХ которых описывается линейной функцией и на графике ВАХ являются прямыми линиями, называют линейными.

Примерами линейных (как правило, в очень хорошем приближении) цепей являются цепи, содержащие только резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности без ферромагнитных сердечников.

Некоторые нелинейные цепи можно приближенно описывать как линейные, если изменение приращений токов или напряжений на компоненте мало, при этом нелинейная ВАХ такого компонента заменяется линейной (касательной к ВАХ в рабочей точке). Этот подход называют «линеаризацией». При этом к цепи может быть прменён мощный математический аппарат анализа линейных цепей. Примерами таких нелинейных цепей, анализируемых как линейные относятся практически любые электронные устройства, работающие в линейном режиме и содержащие нелинейные активные и пассивные компоненты (усилители, генераторы и др.).

Законы, действующие в электрических цепях

См. также

Литература

• Электротехника: Учеб. для вузов/А. С. Касаткин, М. В. Немцов.— 7-е изд., стер.— М.: Высш. шк., 2003.— 542 с.: ил. ISBN 5-06-003595-6
• Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3

Ссылки

Условные обозначения цепей и схемы

До сих пор в этом разделе учебного курса «Физический класс» основное внимание уделялось ключевым компонентам электрической цепи и концепциям разности электрических потенциалов, тока и сопротивления. Концептуальные значения терминов были введены и применены к простым схемам. Обсуждаются математические отношения между электрическими величинами и моделируется их использование при решении задач. Урок 4 будет посвящен средствам, с помощью которых два или более электрических устройства могут быть соединены в электрическую цепь.Наше обсуждение продвинется от простых схем к умеренно сложным схемам. К этим сложным схемам будут применяться прежние принципы разности электрических потенциалов, тока и сопротивления, и для их анализа будут использоваться те же математические формулы.

Электрические цепи, простые или сложные, можно описать разными способами. Электрическую цепь обычно описывают простыми словами. Сказать что-то вроде «Лампочка подключена к D-элементу» — это достаточное количество слов, чтобы описать простую схему.Во многих случаях в уроках с 1 по 3 для описания простых схем использовались слова. Услышав (или прочитав) слова, человек привыкает быстро представлять схему в своем уме. Но еще один способ описания схемы — просто нарисовать ее. Такие рисунки дают более быстрое представление о реальной цепи. Схемы, подобные приведенному ниже, много раз использовались в уроках с 1 по 3.

Последним средством описания электрической цепи является использование условных обозначений цепи для получения принципиальной схемы цепи и ее компонентов. Некоторые символы цепей, используемые в принципиальных схемах, показаны ниже.

Отдельный элемент или другой источник питания представлен длинной и короткой параллельной линией.Набор элементов или батареи представлен набором длинных и коротких параллельных линий. В обоих случаях длинная линия представляет положительный полюс источника энергии, а короткая линия — отрицательный полюс. Прямая линия используется для обозначения соединительного провода между любыми двумя компонентами схемы. Электрическое устройство, которое оказывает сопротивление потоку заряда, обычно называется резистором и представлено зигзагообразной линией. Открытый переключатель обычно представлен разрывом по прямой линии, когда поднимает часть линии вверх по диагонали.Эти обозначения цепей будут часто использоваться в оставшейся части Урока 4, поскольку электрические цепи представлены схематическими диаграммами. Важно либо запомнить эти символы, либо часто обращаться к этому короткому списку, пока вы не привыкнете к их использованию.

В качестве иллюстрации использования электрических символов на принципиальных схемах рассмотрим следующие два примера.

Пример 1:

Описание со словами: Три D-элемента помещаются в аккумуляторную батарею для питания цепи, содержащей три лампочки.

Используя словесное описание, можно получить мысленную картину описываемого контура. Это словесное описание может быть представлено изображением трех ячеек и трех лампочек, соединенных проводами. Наконец, символы схемы, представленные выше, могут использоваться для обозначения той же схемы. Обратите внимание, что три набора длинных и коротких параллельных линий были использованы для представления аккумуляторной батареи с ее тремя D-ячейками. Обратите внимание, что каждая лампочка обозначена отдельным символом резистора.Прямые линии были использованы для соединения двух клемм батареи с резисторами и резисторов друг с другом.

Вышеупомянутые схемы предполагали, что три лампочки были соединены таким образом, что заряд, протекающий по цепи, проходил через каждую из трех лампочек последовательно. Путь положительного тестового заряда, покидающего положительный полюс батареи и проходящего через внешнюю цепь, будет включать прохождение через каждую из трех подключенных лампочек перед возвращением к отрицательной клемме батареи.Но разве это единственный способ подключить три лампочки? Должны ли они быть подключены последовательно, как показано выше? Точно нет! Фактически, приведенный ниже пример 2 содержит то же словесное описание, при этом рисунок и схематические представления нарисованы по-разному.

Пример 2:

Описание со словами: Три D-элемента помещаются в аккумуляторную батарею для питания цепи, содержащей три лампочки.

Используя словесное описание, можно получить мысленную картину описываемого контура. Но на этот раз подключение лампочек выполняется таким образом, чтобы в цепи была точка, в которой провода отходили друг от друга. Место разветвления упоминается как узел , . Каждая лампочка помещается в отдельную ветвь. Эти ответвления в конечном итоге соединяются друг с другом, образуя второй узел. Одиночный провод используется для подключения этого второго узла к отрицательной клемме аккумулятора.

Эти два примера иллюстрируют два распространенных типа соединений в электрических цепях. Когда в цепи присутствуют два или более резистора, они могут быть подключены последовательно или параллельно . Оставшаяся часть Урока 4 будет посвящена изучению этих двух типов соединений и их влияния на электрические величины, такие как ток, сопротивление и электрический потенциал. Следующая часть Урока 4 познакомит вас с различием между последовательным и параллельным подключением.

Проверьте свое понимание

1. Используйте символы цепей для построения принципиальных схем следующих цепей:

а. Одиночный элемент, лампочка и выключатель помещены вместе в цепь, так что выключатель можно открывать и закрывать, чтобы включить лампочку.

г.Блок из трех D-элементов помещается в цепь для питания лампочки фонарика.

2. Используйте концепцию обычного тока, чтобы нарисовать непрерывную линию на схематической диаграмме справа, которая указывает направление обычного тока.Поместите стрелку на непрерывную линию.

Принципиальная схема

— узнайте все о принципиальных схемах

Что такое принципиальная схема?

Принципиальная схема — это визуальное отображение электрической цепи с использованием основных изображений деталей или стандартных промышленных символов. Использование символа зависит от аудитории, просматривающей диаграмму.Эти два разных типа принципиальных схем называются графическими (с использованием основных изображений) или схематическими (с использованием стандартных символов). Принципиальная схема в виде принципиальной схемы используется для визуального представления электрической цепи электрику. Принципиальная схема в графическом стиле будет использоваться для более широкой, менее технической аудитории.

Обозначения принципиальных схем

На принципиальной схеме можно использовать сотни различных символов. К ним относятся простые изображения объектов, таких как батарея или резистор, для схематической схемы в графическом стиле или стандартные символы для таких объектов, как конденсаторы или катушки индуктивности.

В сочетании с символами принципиальной схемы существует также ряд различных типов стилей линий для соединения объектов. В случае пересечения линий используйте переход между линиями, чтобы показать пересечение линий. Важно понимать, кто будет просматривать принципиальную схему, чтобы гарантировать использование правильных типов символов.

Как создать принципиальную схему

Существует много разных способов создания принципиальной схемы. Их можно создавать вручную, но более эффективным способом является использование программного обеспечения для построения диаграмм, такого как SmartDraw, которое предназначено для этой цели.Программное обеспечение для построения диаграмм, специально разработанное для создания принципиальных схем, имеет несколько преимуществ.

• Это быстро и позволяет простую конструкцию.
• Предоставляет доступ к тысячам символов.
• Легко поделиться в электронном виде.
• Обеспечивает точное размещение предметов.
• Легко редактировать.

SmartDraw позволяет быстро, точно и легко создать принципиальную схему.Он также позволяет вам создавать персональные пользовательские библиотеки символов, которые вы обычно используете.
Посмотрите это краткое руководство по созданию электрических схем.
Узнайте больше о том, как сделать принципиальную схему, прочитав это руководство по принципиальной схеме.

Примеры принципиальных схем

Лучший способ понять принципиальные схемы — это взглянуть на некоторые примеры принципиальных схем.

Щелкните любую из этих принципиальных схем, включенных в SmartDraw, и отредактируйте их:

Просмотрите всю коллекцию примеров и шаблонов принципиальных схем SmartDraw.

Разница между схемами и принципиальными схемами

Различия между принципиальными схемами и принципиальными схемами

Схемы и принципиальные схемы обычно используются в инженерных схемах. Возможно, вы слышали их очень часто, но они немного отличаются друг от друга. Их целевые пользователи или читатели различны, где схемы широко используются среди продвинутых программ просмотра схем, в то время как принципиальные схемы удобны для новичков. Проиллюстрировав различия между принципиальными схемами и схемами, вы поймете, как использовать схемы при идентификации компонентов электрической системы, отслеживании цепи или даже при установке электрического оборудования.

Принципиальная схема: удобна для опытных пользователей

Схема или схематическая диаграмма представляет элементы системы с абстрактными и графическими символами вместо реалистичных изображений.Принципиальная схема больше ориентирована на понимание и распространение информации, а не на выполнение физических операций. По этой причине в схеме обычно опускаются детали, не относящиеся к информации, которую она намеревается передать, и могут добавляться упрощенные элементы, чтобы помочь читателям понять особенности и взаимосвязи.

Электронная схема для электроники — это то, что рецепт для повара. Он расскажет вам, какие ингредиенты использовать и как их расположить и соединить.Вместо того, чтобы подробно объяснять рецепт, используется схематическая диаграмма, изображающая устройство электроники. Электронные схемы состоят из цифровых электронных символов, которые представляют каждый из используемых компонентов. На следующей принципиальной схеме микроэлектронного устройства символы соединены линиями, показывающими, как соединять компоненты.

Принципиальные схемы также используются во многих других областях, не только в электрических системах. Например, когда вы едете в метро, ​​карта метро для пассажиров представляет собой своего рода схематическое изображение, на котором станции метро обозначены точками.Химический процесс также может быть отображен в схематической диаграмме с символами химического оборудования.

Принципиальная схема: удобнее для новичков

Принципиальная схема (также называемая электрической схемой, элементарной схемой и электронной схемой) представляет собой графическое представление электрической схемы. Принципиальные схемы широко используются для проектирования схем, изготовления и обслуживания электрического и электронного оборудования. Принципиальные схемы можно разделить на две категории — наглядные принципиальные схемы и принципиальные электрические схемы.

Графические схемы намного легче понять, чем принципиальные электрические схемы. Соединяя реалистичные электрические компоненты с проводкой, наглядная диаграмма позволяет зрителям легко и быстро идентифицировать электрические компоненты системы сразу же, не требуя профессиональных знаний. Это часто упоминается в руководстве пользователя для нормальной работы.В некоторой степени принципиальные схемы более практичны.

Часть 4: Что такое принципиальная электрическая схема?

Принципиальная схема представляет электрическую систему в виде изображения, которое показывает основные особенности или взаимосвязи, но не детали. На принципиальной схеме электрические компоненты и проводка не полностью соответствуют физическому устройству реального устройства.Если вы хотите понять схематическую диаграмму, вам необходимо овладеть базовыми знаниями в области электричества и физики, а также международно стандартизованными символами. Посмотрите на параллельные цепи ниже, вы можете обнаружить, что батарея представлена ​​двумя короткими линиями, индикаторы — кружком с крестом внутри, а проводка — линией. Инженеры-электрики в основном используют эту принципиальную схему с унифицированными обозначениями цепей. Ниже представлена ​​принципиальная электрическая схема полупроводниковой электроники.

Принципиальные и принципиальные схемы являются важными инженерными схемами. EdrawMax , универсальное программное обеспечение для построения диаграмм, является отличным средством для создания схем и принципиальных схем. Бесплатно скачайте программу для создания своих работ.

EdrawMax

Программное обеспечение для создания диаграмм All-in-One

Создавайте более 280 типов диаграмм без усилий

Легко приступайте к построению диаграмм с помощью различных шаблонов и символов

• Превосходная совместимость файлов: Импорт и экспорт чертежей в файлы различных форматов, например Visio
• Поддерживается кроссплатформенность (Windows, Mac, Linux, Интернет)

Что означает принципиальная схема?

Принципиальная схема — это фундаментальное двухмерное представление схемы, показывающее функциональность и возможность соединения между различными электрическими компонентами. Разработчику печатных плат жизненно важно ознакомиться со схематическими обозначениями, которые представляют компоненты на принципиальной схеме.

В этой статье мы обсудим следующие моменты:

Стандарты условных обозначений

Схематические символы регулируются во всем мире двумя стандартами:

IEC 60617: Международная электротехническая комиссия (IEC) выпустила этот стандарт. Он основан на более старом британском стандарте (BS 3939).Эта база данных включает более 1750 условных обозначений.

Стандарт ANSI Y32 : Американский национальный институт стандартов (ANSI). Это обеспечивает множество специальных символов, изначально использовавшихся для авиационных приложений. Ряд незначительных изменений, внесенных в этот стандарт, привели существующий документ в соответствие с IEC.

Какие символы на схемах?

В приведенной ниже электронной схеме используется набор стандартизованных символов для обозначения различных электронных компонентов.

Рис. A: Принципиальная схема

Схема показывает 3 компонента (аккумулятор, резистор и светодиод). Эти компоненты связаны друг с другом сетками / дорожками. У каждого компонента есть символ с разными атрибутами. Атрибуты резистора могут быть условным обозначением, значением сопротивления, размером, символом, номинальным напряжением, мощностью и площадью основания. Точно так же батарея и светодиод будут иметь свои атрибуты.

В таблице ниже показаны имена, символы и соответствующие им условные обозначения, используемые в схеме.Обозначения BT, R и LED обозначают батарею, резистор и светодиод соответственно. Эти условные обозначения помогают нам идентифицировать компоненты.

Условные обозначения

Зная символы и их условные обозначения, мы можем интерпретировать любую схему и построить ее соответствующим образом.

Это наиболее распространенные условные обозначения:

Общие условные обозначения

Значения и атрибуты

Мы знаем, что компоненты можно идентифицировать по их условному обозначению. Однако информации о размерах и мощности этих компонентов нет. Например, рассмотрим базовую электронную схему, показанную в предыдущем разделе рис. а. Схема показывает, что положительный полюс батареи подключен к светодиоду через резистор R. Но другой информации об атрибутах этих компонентов (величине сопротивления резистора и емкости батареи) нет. .

Принципиальная схема должна предоставлять эту дополнительную информацию, чтобы гарантировать выбор соответствующих компонентов. Сопротивление резистора должно быть выражено в омах (Ом). Аккумулятор должен указывать разность потенциалов (напряжение), выраженную в вольтах. Остальные компоненты описываются иначе. Например, конденсаторы различаются по величине емкости, выраженной в фарадах (Ф), катушки индуктивности — по значению их индуктивности, выраженной в Генри (Гн).

Иногда символам могут быть присвоены дополнительные атрибуты (номинальная мощность, допуски и т. Д.). Это помогает нам определить подходящие компоненты для схемы. Вот некоторые из общих атрибутов компонента:

1. Символ с формой и булавками
2. Значения, такие как сопротивление, емкость и индуктивность компонентов
3. Условное обозначение, например, U1, R1, C1 и т. Д.
4. Пример максимальных условий эксплуатации: максимальное напряжение для конденсаторов, максимальная мощность для резисторов
5. Пример допусков: для сопротивления: ± 1%, ± 5%
6. Обозначение производителя (MPN)
7. Посадочные места для компонентов (для резисторов: 0402, 0805; для 8-контактной IC: SOIC8)

Также обратите внимание на создание посадочного места печатной платы в Allegro, Altium Designer и KiCad.

Международная система единиц

Значения атрибутов могут варьироваться от очень маленьких до очень больших единиц. Чтобы избежать заполнения принципиальных схем длинными повторяющимися строками нулей для таких значений, как 1 000 000 000 или 0,0000000001, мы используем Международную систему единиц для значений (SI).

В таблице ниже показаны единицы СИ, которые обычно используются на схематических диаграммах.

В чем разница между принципиальной схемой и схемами подключения?

На схематической диаграмме линии используются для обозначения проводов, а символы используются для обозначения компонентов.

Пример принципиальной схемы

На принципиальной схеме не показано практическое соединение между компонентами или их положение. Он содержит только символы и линии.

Схема соединений — это обобщенное графическое представление электрической цепи. Компоненты представлены в схемах подключения упрощенными формами. Электрические схемы обычно дают подробную информацию о взаимном расположении и расположении устройств.

Пример схемы подключения

Как читать схему печатной платы?

Чтобы понять схему печатной платы, нам важно узнать, как компоненты на схеме соединены.Он содержит информацию о различных компонентах и ​​условиях работы схемы.

Принципиальная схема дает следующую информацию:

1. Используемые компоненты
2. Электрические соединения между выводами компонентов
3. Условия эксплуатации, такие как напряжение, ток, допуски
4. Специальные инструкции, такие как график импеданса SE (несимметричный), дифференциальные пары и положения компонентов, такие как размещение развязывающих конденсаторов, кристаллов и т. Д.
5. Блок-схема
6. История изменений (при наличии)

Схема сетей

Схематические сети определяют, как компоненты соединяются в цепи. Линия между двумя взаимосвязанными компонентами называется сеткой.

Сети на принципиальной схеме

Соединения и узлы

Соединение образуется при пересечении двух или более проводов в одной точке. Это соединение представлено маленькой точкой (узлом) в точке пересечения, как показано на изображении ниже.Чтобы узнать больше, прочтите Сетевая теория для лучшего проектирования и разработки печатных плат.

Изображение узлов на принципиальной схеме

Узлы помогают нам определить соединение между проводами, пересекающими точку. Отсутствие узла на стыке означает, что два отдельных провода просто проходят без какого-либо электрического соединения.

Именование схемных сетей

Для того, чтобы схематическая диаграмма была более разборчивой, цепи помечены своими именами, а не нарисованы линиями, чтобы показать возможность соединения. Предполагается, что сети с одинаковым именем подключены, даже если видимое соединение не установлено. На изображении ниже показан пример принципиальной схемы, на которой цепи помечены своими именами.

Схема с маркированными сетями

В чем разница между принципиальной схемой и компоновкой?

Схема — это чертеж, который определяет логические соединения между компонентами на печатной плате, будь то жесткая печатная плата или гибкая плата.Он в основном показывает вам, как компоненты электрически связаны. Схема содержит список соединений, который представляет собой простую структуру данных, в которой перечислены все соединения в проекте, как указано на чертеже. На изображении ниже показан пример принципиальной схемы.

Пример принципиальной схемы печатной платы

Напротив, компоновка печатной платы показывает точное физическое расположение каждого компонента на печатной плате и показывает физические провода (дорожки), которые соединяют их вместе. Пример компоновки печатной платы показан ниже.

Пример компоновки печатной платы

Как создать принципиальную схему?

Если в проекте используется иерархическая схема, в которой многочисленные функциональные схемы взаимосвязаны друг с другом, то она определяет отношения между группами компонентов в различных схематических представлениях.

Ниже приведены шаги, необходимые для создания принципиальной схемы с помощью инструмента PCB CAD:

Генерация символа: этот процесс включает в себя рисование тела компонента, добавление контактов и номеров контактов, определение атрибутов символа и назначение посадочного места.Символы иногда легко доступны в программном обеспечении PCB CAD. Чтобы узнать больше, прочтите статью «Как создать библиотеку схем и символов в KiCad».

Размещение символа компонента: тело символа компонента создается путем помещения замкнутых форм символа в редактор схемной библиотеки.

Чтобы узнать больше о размещении компонентов, прочтите нашу статью «Рекомендации по размещению компонентов при проектировании и сборке печатных плат».

Нумерация контактов: контакты определяют точки подключения на компоненте для входящих и исходящих сигналов.Нумерация выводов сделана для того, чтобы соединения, показанные на схеме, были правильно подключены медью к печатной плате.

Атрибуты символа: в основном состоит из категории, значения, производителя, номера детали производителя и поставщика. Рекомендуется, чтобы каждый символ в вашей схеме имел свое собственное уникальное обозначение, чтобы можно было легко идентифицировать каждую часть.

Каковы правила рисования принципиальных схем?

Ниже приведены некоторые из лучших практик, которым следует следовать при рисовании принципиальных схем:

1. Электрические соединения между компонентами представлены линиями.Линии, которые пересекаются друг с другом, не соединяются, если в точке пересечения нет узла.
2. Всегда рекомендуется иметь только 3 линии, подключенные к узлу.
3. В сложных схемах рекомендуется назначать имя цепям. Предполагается, что одноименные сети связаны.
4. Номера контактов, полярность, значения и имена цепей должны быть написаны горизонтально.
5. Разместите входы слева, а выходы справа.
6. Оформление схематических разделов в функциональных блоках.
7. Всегда размещайте номера контактов на внешней стороне изображения символа.
8. Символы соединения листов всегда следует размещать на крайнем левом или крайнем правом крае страницы.
9. Поместите основную надпись в нижний правый угол первого листа. В основной надписи должна отображаться следующая информация:
   1. Название
   2. Каталожный номер
   3. Ревизия (при наличии)

Принципиальные схемы в основном состоят из обозначений компонентов и линий, которые представляют соединение между компонентами.Понимание принципиальной схемы очень важно для дизайнеров, чтобы спроектировать успешную печатную плату.

Мы рассмотрели основные концепции, относящиеся к схематическим обозначениям и схематическим представлениям. Сообщите нам в разделе комментариев, если есть какие-либо конкретные темы, о которых вы хотели бы узнать больше.

СКАЧАТЬ РУКОВОДСТВО ПО DFM:

Как создать принципиальную схему?

Хотите создать принципиальную электрическую схему? Мы познакомим вас с принципиальной схемой и расскажем, как создать принципиальную схему с помощью нашего программного обеспечения для принципиальных схем.

Что такое принципиальная схема?

Принципиальная схема (также известная как элементарная схема, электрическая схема или электронная схема) — это визуализация электрической цепи. Он показывает последовательность и взаимосвязь между компонентами в электрической цепи. Принципиальные схемы также визуализируют физическое расположение проводов и компонентов, соединяющих их в различных электронных системах.

Назначение схем

Принципиальные схемы создаются как эскизы схемотехники.Принципиальная схема обеспечивает графическое представление физического расположения всех компонентов в цепи и связей между ними. Техник создает принципиальную схему в качестве ориентира для реализации схемотехники или для связи.

Принципиальные схемы

Принципиальная схема — это графическое изображение электрических цепей. Он представляет собой схематическую иллюстрацию, которая показывает отношения между компонентами в цепи. На рисунке выше показана принципиальная схема, которая дает представление о том, как выглядят символы принципиальной схемы.

Как нарисовать принципиальную схему?

1. Выберите «Диаграмма »> «Новый » в главном меню.
2. В окне New Diagram выберите Circuit Diagram и нажмите Next .
3. Выберите существующий шаблон принципиальной схемы или выберите Пустой для создания с нуля. Щелкните Далее .
4. Введите имя диаграммы и нажмите ОК .
5. Перетащите нужный символ принципиальной схемы из палитры на холст.Подключите их с помощью соответствующих соединительных линий.
6. Когда вы закончите, вы можете экспортировать диаграмму как изображение (JPG, PNG, PDF, SVG и т. Д.) И поделиться ею с друзьями или коллегами (Проект > Экспорт> Активная диаграмма как изображение… ).

Как создать принципиальную схему

НАЧАЛО РАБОТЫ

Очень немногие принципиальные схемы, особенно созданные новичками, создаются с нуля. Пока вы не научитесь создавать свои собственные принципиальные схемы, начните с существующего изображения.Это изображение может быть предоставлено вашим учителем или руководителем. Вы также можете найти его в Интернете. С помощью нашей функции импорта Visio вы также можете загрузить любые существующие файлы Visio в Lucidchart и перейти оттуда.

1. Зарегистрируйтесь для получения учетной записи Lucidchart.

2. Перейдите в Мои документы.

3. Щелкните Создать> Новый документ.

4. Изучите и начните с шаблона принципиальной схемы в разделе UML нашей библиотеки шаблонов или создайте новый документ в Lucidchart.

ДОБАВИТЬ ФОРМЫ И СИМВОЛЫ

5.Затем определите цель своей принципиальной схемы. Вы объединяете несколько схем в одну? Добавляете новые компоненты в существующую схему? Убедитесь, что вы понимаете масштаб вашего проекта, в том числе, сколько времени он займет.

6. Пришло время нарисовать принципиальную схему. Начните с основного обзора электрических подключений. В Lucidchart вы можете рисовать линии, представляющие соединения, нажав «L» на клавиатуре, а затем щелкнув и перетащив мышью. Форматирование строки можно изменить, выбрав строку и щелкнув правой кнопкой мыши или выбрав один из параметров на панели свойств в верхней части страницы.

7. При необходимости добавьте компоненты в схему. Обязательно просмотрите всю библиотеку форм принципиальной схемы, чтобы убедиться, что она содержит нужные вам элементы. Если этого не произошло, вы можете легко загрузить изображение со своего рабочего стола или выполнить поиск дополнительных значков в редакторе.

8. Когда вы поместите источник питания на схему, выберите его одним щелчком мыши. Это вызовет меню, в котором вы можете указать его метку, ориентацию и заряд. Еще раз убедитесь, что вы указываете правильное значение для каждого компонента.

9. Продолжайте добавлять элементы к своей принципиальной схеме, пока она не отобразит все соединения между устройствами, включая соединения питания и сигналов. Помните, что принципиальные схемы обычно не отражают физическое расположение компонентов.

ПРОВЕРЬТЕ РАБОТУ

10. Ваша диаграмма почти завершена. Но прежде чем приступить к использованию, задайте себе следующие вопросы:

• Широко ли доступны компоненты этой диаграммы?
• Схема ведет себя должным образом?
• Насколько легко понять диаграмму?

В качестве последнего шага отнесите свою принципиальную схему кому-нибудь, кому вы доверяете, и спросите, имеет ли она смысл. Этот человек должен иметь точку зрения со стороны, которая может внести ценный вклад в вашу работу.

Принципиальная схема: базовый элемент схемотехники

Кажется, существует безграничное количество информации, которую можно изучить в области электротехники. Один из важнейших навыков инженера-электрика — это умение читать и создавать схемы. Прежде чем вы начнете изучать закон Ома, теорему суперпозиции и преобразования треугольник-звезда, вам необходимо базовое понимание того, как читать (и рисовать) электрическую схему.

Мне нравится определение схемы в Википедии: «Схема или схематическая диаграмма — это представление элементов системы с использованием абстрактных графических символов, а не реалистичных изображений. В схеме обычно опускаются все детали, которые не имеют отношения к информации, которую схема предназначена для передачи, и могут добавляться нереалистичные элементы, которые помогают пониманию … На электронной схеме расположение символов может не напоминать расположение в схеме ».

При создании схемы важно убедиться, что вы иллюстрируете схему с надлежащим уровнем абстракции.Если вы просто пытаетесь передать концепцию высокого уровня, схема салфетки может помочь. Если вам нужно создать схему для моделирования, то дьявол кроется в деталях — вам нужно иметь четкое представление об источниках питания, источниках сигналов, значениях компонентов и т. Д. Или, если вы хотите создать схему для опубликованного бумага, вам понадобится что-то отполированное, с соответствующим компромиссом между деталями и абстракцией.

Схемы для иллюстрации

Я создавал схемы по разным причинам, и инструменты, которые я использую, зависят от типа схем, которые я рисую.Если я рисую что-то для отчета, статьи или сообщения в блоге, я больше сосредотачиваюсь на презентации с чистым, профессиональным видом, который не обязательно включает детали, необходимые для моделирования или построения схемы. Один из инструментов, с которым я добился определенного успеха, — это Digi-Key Scheme-It. Поскольку это инструмент для построения схем, ориентированный на ЭЭ, собирать принципиальные схемы довольно быстро и легко. Мне легко добавлять или опускать метки для компонентов и находить символы, которые передают соответствующий уровень детализации моей схемы.Например, при поиске конденсаторов я смог найти 19 различных символов.

Рис. 1. Инструмент схемы Digi-Key Scheme-It.

Если вам сложно заставить Scheme-It делать именно то, что вам нужно, вы можете вручную настроить диаграмму, экспортировав ее в SVG, а затем отредактировав в таком инструменте, как Inkscape или Adobe Illustrator. Например, Scheme-It не идеально выстраивал мои сети и терминалы, поэтому я просто очистил все в Inkscape и оттуда экспортировал в PNG.

Если вы хотите узнать больше о синтаксисе SVG, лучше всего начать с http: // www.w3schools.com/graphics/svg_intro.asp . Inkscape позволит вам редактировать SVG напрямую через XML — если вы обнаружите, что пытаетесь редактировать SVG, может быть удобно понять исходный код, стоящий за ними.

Еще один хороший вариант для этого типа схем — Microsoft Visio. Visio — это более универсальный инструмент для создания схем, поэтому вам придется немного покопаться, чтобы найти электрические компоненты. Мне повезло с функцией поиска. Visio дает мне больше контроля над схемой — я могу изменять ширину линий, цвета и т. Д.И я не сталкивался с какими-либо проблемами, когда мне нужно было бы исправить мою диаграмму в другом инструменте. Но у Visio есть затраты и связанная с этим кривая обучения — Scheme-It и Inkscape — отличная (и недорогая) отправная точка для рисования схем для отчетов, статей и т. Д.

Рисунок 2. Редактирование схемы в инструменте Inkscape.

Схема моделирования

Для моделирования электрических цепей вам понадобится инструмент, с помощью которого вы сможете создать схему, которая также будет иметь связанный список соединений.Например, файлы списков соединений, которые используют симуляторы SPICE, часто содержат информацию о диаграмме, а также информацию о моделировании и симуляции. Как правило, вам придется немного глубже изучить специфику схемы, чтобы успешно смоделировать ее. Вместо того, чтобы использовать общий символ операционного усилителя, вам теперь нужно указать некоторые из более мелких деталей: какое напряжение вы будете подавать на контакты питания? С каким конкретным операционным усилителем вы хотите проводить симуляцию? К какому выходу вашей схемы будет подключен (чтобы наблюдать эффект нагрузки в вашей конструкции)?

LTspice — популярный инструмент для моделирования SPICE, и есть много информации, доступной, если вы хотите узнать, как его использовать.Можно начать с Руководства по началу работы с LTspice IV (PDF). Но, как упоминалось ранее, вы должны быть очень конкретными в своей схеме и убедиться, что вы определили свой входной сигнал, источники питания, тип моделирования и т. Д. Кроме того, инструмент SPICE очень удобен для рисования и моделирования аналоговых схем, но выиграл Если вы хотите нарисовать схему для схемы со смешанными сигналами или цифровой схемы, это не так уж важно.

Рис. 3. Инструмент моделирования схем LTspice.

Схема здания

Если вам нужно построить схему, макетную плату или печатную плату, то вам понадобится инструмент, который может связать схему с физической компоновкой.Fritzing — отличный выбор для этого — его очень легко освоить, и он может обрабатывать как простые макеты печатных плат, так и макеты. У вас не должно возникнуть проблем с поиском руководств по Fritizing в Интернете, но лучше всего начать с http://fritzing.org/learning/ .

Обычно я начинаю с построения схемы. Как только я это собрал, я начал работать над макетом, как над пазлом. Это одна из моих любимых вещей в Fritzing — она ​​позволяет мне быстро увидеть, как собрать макет макета, прежде чем я начну обрезать и зачищать провода.

При создании схемы с целью построения схемы вы заметите, что инструмент хочет учитывать каждый вывод на устройстве. Итак, на снимке экрана Fritzing на рисунке 4 вы увидите несколько неподключенных контактов (выделены красным). Поскольку цель Fritzing — доставить вас к макетной плате (или печатной плате), все физические контакты включены в символы, даже если некоторые из контактов могут быть ни к чему не подключены.

Рис. 4. Инструмент Fritzing связывает схему с печатной платой или макетом.

Fritzing, как и большинство инструментов физической компоновки, синхронизирует схемные устройства и соединения с видом компоновки. Когда вы создаете свою схему, на макете (и на печатной плате) будут отображаться светлые пунктирные линии, обозначающие соединения, которые необходимо подключить.

Рисунок 5. Инструмент Fritzing дает макет схемы. Рисунок 6. Правильное схематическое представление приводит к хорошо документированной рабочей схеме.

Хотя я надеюсь, что это был полезный обзор нескольких инструментов, связанных со схемами, конечно, есть много других, которые я здесь не рассмотрел.Немного покопавшись, вы найдете много других инструментов, которые могут оказаться более полезными для вашего проекта, чем то, что я исследовал в этой статье. Я хотел бы услышать, какие еще инструменты вы найдете полезными.

И, наконец, круговая викторина.

Продолжая нашу традицию стимулировать ваш мыслительный процесс, викторина этого месяца:

Два эксперимента проводятся на одной и той же эквивалентной сети Thevenin, и для каждого случая измеряется ток i. Каковы эквивалентное напряжение и сопротивление сети по Тевенину?

Вы должны уметь делать это в уме, но решение доступно на форуме StudentZone по адресу EngineerZone ^® .

.