Электрическая цепь — это совокупность взаимосвязанных элементов, по которым может протекать электрический ток. В общем случае, электрическая цепь состоит из источника питания (например, аккумулятора или генератора), потребителей энергии (нагрузок) и соединительных проводов или кабелей. Целью электрической цепи является передача электрической энергии от источника к потребителям.
Источник питания: устройство, которое обеспечивает подачу электрического тока в цепь.
Примерами могут быть батарейки, аккумуляторы, генераторы, солнечные панели и т.д.
Батарейки
Аккумулятор
Генератор
Солнечная панель
Нагрузка: элемент цепи, который преобразует электрическую энергию в другую форму энергии (тепловую, механическую, световую и др.).
Примером нагрузки может служить лампочка, двигатель, резистор и т.п.
Лампочка
Двигатель постоянного тока
Резистор
Провода и соединения: материалы, которые проводят электрический ток между различными частями цепи. Обычно это медные провода, но могут использоваться и другие проводящие материалы.
Коммутирующие устройства: переключатели, реле, предохранители и другие устройства, которые позволяют включать/выключать цепь или изменять её параметры.
Переключатель
Реле
Предохранитель
Переменный резистор
Последовательная цепь
Все элементы цепи подключены последовательно друг за другом. Ток проходит через каждый элемент по очереди, и если хотя бы одно звено цепи разомкнуто, ток не будет течь ни через один из элементов.
Параллельная цепь
Элементы цепи подключаются параллельно друг другу. Ток разветвляется и протекает через разные ветви цепи одновременно.
Смешанная цепь
Комбинация последовательного и параллельного соединений элементов.
Для описания топологических свойств электрической цепи используются топологические понятия, основными из которых являются узел, ветвь и контур.
Закон Ома
Устанавливает связь между напряжением (U), током (I) и сопротивлением (R):
$$ U = I \cdot R $$
Первый закон Кирхгофа
Сумма токов, входящих в узел цепи, равна сумме токов, выходящих из узла:
$$ \sum I_{in} = \sum I_{out} $$
Второй закон Кирхгофа
Алгебраическая сумма напряжений вдоль любого замкнутого контура в цепи равна нулю:
$$ \sum U = 0 $$
Эти законы помогают анализировать и рассчитывать параметры электрических цепей, что важно для проектирования и эксплуатации различных электрических устройств и систем.