§ 35. Электрическая цепь и её составные части

совокупность соединённых между собой проводников и источника тока, образующих замкнутый путь для непрерывного направленного движения свободных электрических зарядов:

• 1. Внутренняя цепь — сам источник электрического тока (гальванический элемент, аккумулятор, электромеханический генератор), где разделяются заряды.
• 2. Внешняя цепь — включает соединительные провода, проводники-потребители электроэнергии, замыкающие/размыкающие приборы и измерительную аппаратуру.

устройства, аппараты и приборы, подключённые к цепи, в которых электроэнергия превращается в другие виды энергии:

• 1. В световую — электрические лампы накаливания, светодиодные светильники, люминесцентные трубки.
• 2. В тепловую (внутреннюю) — электронагревательные приборы: чайники, утюги, электроплиты, калориферы, промышленные электропечи.
• 3. В механическую — электродвигатели станков, насосов, бытовой техники, поездов метро и электромобилей.
• 4. В химическую — ванны для электролиза, гальваностегии и электрохимического синтеза веществ.

коммутационная аппаратура, служащая для оперативного включения, отключения и переключения участков электрической цепи:

• 1. Виды приборов — ключи, рубильники, клавишные выключатели, кнопочные посты, автоматические реле.
• 2. Функция — при замыкании создают надёжный металлический контакт между участками цепи, при размыкании — образуют воздушный изоляционный зазор, исключающий протекание тока.

состояние цепи, при котором на всём пути прохождения тока имеются исключительно проводящие среды, образующие единый непрерывный токопроводящий контур от одного полюса источника тока до другого.

состояние цепи при возникновении воздушного зазора или физического обрыва проводника, препятствующего поддержанию электрического поля и прекращающего движение зарядов.

условный графический чертёж, на котором способы соединения и взаимодействия составных частей электрической цепи показаны с помощью общепринятых условных обозначений (рис. 78):

• 1. Гальванический элемент или аккумулятор — длинная тонкая черта («+») и параллельная короткая толстая черта («–»).
• 2. Батарея гальванических элементов или аккумуляторов — чередующиеся пары длинных и коротких параллельных линий.
• 3. Ключ (выключатель) — отрезок линии с разомкнутым наклоненным сегментом контакта.
• 4. Электрическая лампа — кружок с перекрестием внутри.
• 5. Электрический звонок — грибовидная полуокружность над горизонтальной планкой с контактами.
• 6. Резистор (проводник с сопротивлением) — горизонтальный прямоугольник.
• 7. Соединительные провода — сплошные прямые линии, а место электрического контакта проводов обозначается жирной точкой на перекрестии.

Электрическая цепь — это соединённые между собой проводниками источник тока, потребители электроэнергии и управляющие приборы (выключатели), образующие путь для прохождения электрического тока.

Всякая электрическая цепь состоит из двух фундаментальных частей:

• 1) Внутренней части — источника электрического тока (аккумулятора, гальванического элемента, генератора).
• 2) Внешней части, которая включает в себя:
• проводники-потребители электрической энергии (лампы, нагреватели, электродвигатели);
• замыкающие и размыкающие устройства (ключи, рубильники, выключатели, кнопки);
• соединительные провода, поставляющие электрическую энергию от источника к потребителям;
• при необходимости — контрольно-измерительные приборы (амперметры, вольтметры).

Примерами проводников — потребителей электроэнергии служат любые технические устройства, преобразующие электрическую энергию в полезную работу или другие виды энергии:

• Осветительные приборы: лампы накаливания, галогенные, светодиодные и люминесцентные лампы.
• Электронагревательные приборы: электроплиты, спирали электрочайников, утюгов, обогревателей, паяльников.
• Электродвигатели: моторы пылесосов, вентиляторов, стиральных машин, трамваев и станков.
• Звуковые и сигнальные устройства: электрические звонки, динамики, сирены.
• Электролизные установки: ванны для рафинирования меди, нанесения металлопокрытий и получения алюминия.

«Электрическая цепь замкнута» означает, что все элементы электрической цепи последовательно соединены проводниками без каких-либо механических разрывов или зазоров, благодаря чему на всём пути протекания тока имеются свободные носители зарядов и обеспечивается непрерывный замкнутый контур для поддержания электрического поля и течения тока.

Электрический ток может протекать исключительно в проводящей среде, где в достатке имеются свободные заряженные частицы. При размыкании ключа металлический контакт нарушается, и между контактами возникает слой воздуха. Воздух при обычных условиях является изолятором (диэлектриком) и не содержит свободных зарядов. В результате проводящий контур разрывается, стационарное электрическое поле в проводниках исчезает, и упорядоченное движение свободных электронов немедленно прекращается по всей цепи.