Как выбрать направление обхода контура

При свертке параллельных ветвей эквивалентное сопротивление всегда меньше наименьшего из сворачиваемых.

Если параллельно соединены n одинаковых сопротивлений (Рис. 3.3), эквивалентное сопротивление в n раз меньше сопротивления любой из ветвей.

Если на участке цепи параллельно соединены лишь два элемента (Рис. 3.4), выражение (3.2) упрощается. В этом случае эквивалентное сопротивление можно определить как отношение произведения двух сопротивлений к их сумме:

4. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

К основным законам электрических цепей относятся закон Ома и законы Кирхгофа.

Если в ветви не содержится ЭДС, к ней применим уже известный закон Ома для пассивного участка цепи (1.1). Его можно сформулировать и следующим образом. Ток в ветви, не содержащей ЭДС, равен падению напряжения в ветви, деленному на сопротивление ветви (Рис. 4.1):

Закон Ома для ветви, содержащей ЭДС, позволяет найти ток этой ветви по известной разности потенциалов на концах ветви.

Ток в ветви, содержащей ЭДС, равен дроби, знаменатель которой – это сопротивление ветви. В числителе дроби – напряжение на концах ветви плюс алгебраическая сумма ЭДС, заключенных между концами ветви. С плюсом берутся напряжения и ЭДС, направление которых совпадает с направлением тока, с минусом – противоположные.

В частности, ток в ветви, изображенной на Рис. 4.2, равен:

.

Первый закон Кирхгофа

В любом узле цепи алгебраическая сумма токов равна нулю. При этом, токи, направленные к узлу, принято считать положительными, токи, направленные от узла, принято считать отрицательными (

Рис. 4.3).

По первому закону Кирхгофа можно написать столько уравнений, сколько узлов содержит схема. Но не все они будут независимыми. Если схема содержит узлов, независимыми будут уравнений. Оставшееся уравнение будет являться следствием всех предыдущих.

Второй закон Кирхгофа

В любом замкнутом контуре цепи алгебраическая сумма напряжений равна алгебраической сумме ЭДС, включенных в контур.

При этом, положительными считаются те напряжения и ЭДС, которые совпадают с направлением обхода контура, отрицательными считаются напряжения и ЭДС, которые противоположны направлению обхода контура. Направление обхода контура можно выбирать произвольно.

Алгоритм составления уравнения по второму закону Кирхгофа для замкнутого контура цепи

Для заданного контура (Рис. 4.4 а) уравнение по второму закону Кирхгофа составляется в следующем порядке:

1. Задается направление токов в ветвях (Рис. 4.4 б).

1. Выбирается направление обхода контура (Рис. 4.4 в).

1. Записывается уравнение, в левой части которого – сумма падений напряжений на сопротивлениях ветвей. В правой части – сумма ЭДС контура.

Примечание: Падение напряжения на сопротивлении ветви записывается в соответствии с известным уже законом Ома (1.1):

Применение второго закона Кирхгофа для незамкнутого участка цепи

Второй закон Кирхгофа справедлив только для замкнутого контура. При этом, любой незамкнутый участок цепи можно дополнить до замкнутого контура с помощью напряжения в разрыве незамкнутого участка.

Незамкнутый участок цепи abcd изображен на Рис. 4.5 а.

Дополняем участок до замкнутого контура, добавляя напряжение между незамкнутыми точками

c и d (Рис. 4.5 б). Теперь для контура abcd можно записать второй закон Корхгофа:

Применение законов Кирхгофа при наличии в цепи источника тока

Источник тока имеет бесконечно большое сопротивление, поэтому не образует замкнутого контура и не может входить в уравнения второго закона Кирхгофа. Однако, в уравнениях первого закона Кирхгофа источник тока должен содержаться обязательно.

При необходимости записать уравнение по второму закону Кирхгофа для контура, содержащего источник тока, его заменяют напряжением на выводах источника тока.

Написать уравнение по первому закону Кирхгофа для узла a и уравнение по второму закону Кирхгофа для контура

abcd (Рис. 4.6 а).

Уравнение по первому закону Кирхгофа для узла a содержит источник тока и имеет вид:

Для того чтобы написать уравнение по второму закону Кирхгофа для контура abcd, заменяем источник тока напряжением на его выводах (Рис. 4.6 б), задаем направление обхода контура против часовой стрелки и получаем:

Для упрощения расчетов источник тока с параллельным сопротивлением можно заменить на эквивалентный источник ЭДС (Рис. 4.7). После расчета необходимо обязательно вернуться к исходной схеме.

Независимый контур цепи

В принципе, по второму закону Кирхгофа можно составить столько уравнений, сколько контуров содержит цепь. Но не все эти уравнения будут независимыми. Для определения независимости уравнений по второму закону Кирхгофа вводится такое понятие как независимый контур цепи.

Независимый контур цепи – это такой контур, который содержит хотя бы одну новую ветвь, не вошедшую в другие контуры цепи.

Независимые контуры в общем случае выбираются произвольно, но проще всего выбирать их так, чтобы они совпадали с ячейками цепи (

Рис. 4.8 б).

Если схема содержит ветвей и узлов, число независимых контуров равно

.

Схема на Рис. 4.8 б содержит три независимых контура.

5. СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ ПО ЗАКОНАМ КИРХГОФА ДЛЯ РАСЧЕТА ТОКОВ ЦЕПИ

Законы Кирхгофа можно использовать для расчета токов в ветвях цепи. Главное требование при этом – получение системы независимых уравнений, в которой число неизвестных равно количеству токов, подлежащих определению.

Алгоритм составления системы уравнений по законам Кирхгофа

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 266
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 602
• БГУ 153
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 962
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 119
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1967
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 300
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 409
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 497
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 130
• ИжГТУ 143
• КемГППК 171
• КемГУ 507
• КГМТУ 269
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2909
• КрасГАУ 370
• КрасГМУ 630
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 139
• КубГУ 107
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 367
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 330
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 636
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 454
• НИУ МЭИ 641
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 212
• НУК им. Макарова 542
• НВ 777
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1992
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 301
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 119
• РАНХиГС 186
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 243
• РГГМУ 118
• РГПУ им. Герцена 124
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 122
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 130
• СПбГАСУ 318
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 147
• СПбГПУ 1598
• СПбГТИ (ТУ) 292
• СПбГТУРП 235
• СПбГУ 582
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 193
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 380
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1655
• СибГТУ 946
• СГУПС 1513
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2423
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 324
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 306

Полный список ВУЗов

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Законы Кирхгофа устанавливают соотношения между токами и напряжениями в разветвленных электрических цепях произвольного типа. Законы Кирхгофа имеют особое значение в электротехнике из-за своей универсальности, так как пригодны для решения любых электротехнических задач. Законы Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных цепей при постоянных и переменных напряжениях и токах.

Первый закон Кирхгофа вытекает из закона сохранения заряда. Он состоит в том, что алгебраическая сумма токов, сходящихся в любом узле, равна нулю.

где – число токов, сходящихся в данном узле. Например, для узла электрической цепи (рис. 1) уравнение по первому закону Кирхгофа можно записать в виде I1 — I2 + I3 — I4 + I5 = 0

В этом уравнении токи, направленные к узлу, приняты положительными.

Физически первый закон Кирхгофа – это закон непрерывности электрического тока.

Второй закон Кирхгофа: алгебраическая сумма падений напряжений на отдельных участках замкнутого контура, произвольно выделенного в сложной разветвленной цепи, равна алгебраической сумме ЭДС в этом контуре

где k – число источников ЭДС; m – число ветвей в замкнутом контуре; Ii , Ri – ток и сопротивление i -й ветви.

Так, для замкнутого контура схемы (рис. 2 ) Е1 — Е2 + Е3 = I1R1 — I2R2 + I3R3 — I4R4

Замечание о знаках полученного уравнения:

1) ЭДС положительна, если ее направление совпадает с направлением произвольно выбранного обхода контура;

2) падение напряжения на резисторе положительно, если направление тока в нем совпадает с направлением обхода.

Физически второй закон Кирхгофа характеризует равновесие напряжений в любом контуре цепи.

Расчет разветвленной электрической цепи с помощью законов Кирхгофа

Метод законов Кирхгофа заключается в решении системы уравнений, составленных по первому и второму законам Кирхгофа.

Метод заключается в составлении уравнений по первому и второму законам Кирхгофа для узлов и контуров электрической цепи и решении этих уравнений с целью определения неизвестных токов в ветвях и по ним – напряжений. Поэтому число неизвестных равно числу ветвей b , следовательно, столько же независимых уравнений необходимо составить по первому и второму законам Кирхгофа.

Число уравнений, которые можно составить на основании первого закона, равно числу узлов цепи, причем только ( y – 1) уравнений являются независимыми друг от друга.

Независимость уравнений обеспечивается выбором узлов. Узлы обычно выбирают так, чтобы каждый последующий узел отличался от смежных узлов хотя бы одной ветвью. Остальные уравнения составляются по второму закону Кирхгофа для независимых контуров, т.е. число уравнений b — (y — 1) = b — y +1 .

Контур называется независимым, если он содержит хотя бы одну ветвь, не входящую в другие контуры.

Составим систему уравнений Кирхгофа для электрической цепи (рис. 3 ). Схема содержит четыре узла и шесть ветвей.

Поэтому по первому закону Кирхгофа составим y — 1 = 4 — 1 = 3 уравнения, а по второму b — y + 1 = 6 — 4 + 1 = 3 , также три уравнения.

Произвольно выберем положительные направления токов во всех ветвях (рис. 4 ). Направление обхода контуров выбираем по часовой стрелке.

Составляем необходимое число уравнений по первому и второму законам Кирхгофа

Полученная система уравнений решается относительно токов. Если при расчете ток в ветви получился с минусом, то его направление противоположно принятому направлению.
Потенциальная диаграмма – это графическое изображение второго закона Кирхгофа, которая применяется для проверки правильности расчетов в линейных резистивных цепях. Потенциальная диаграмма строится для контура без источников тока, причем потенциалы точек начала и конца диаграммы должны получиться одинаковыми.

Рассмотрим контур abcda схемы, изображенной на рис. 4. В ветке ab между резистором R1 и ЭДС E1 обозначим дополнительную точку k.

Рис. 4. Контур для построения потенциальной диаграммы

Потенциал любого узла принимаем равным нулю (например, ?а= 0), выбираем обход контура и определяем потенциалы точек контура: ?а = 0, ?к = ?а — I1R1 , ? b = ? к + Е1, ?с = ? b — I2R2 , ? d = ?c — Е2, ? a = ?d + I3R3 = 0

При построении потенциальной диаграммы необходимо учитывать, что сопротивление ЭДС равно нулю (рис. 5 ).

Рис. 5. Потенциальная диаграмма

Законы Кирхгофа в комплексной форме

Для цепей синусоидального тока законы Кирхгофа формулируются так же, как и для цепей постоянного тока, но только для комплексных значений токов и напряжений.

Первый закон Кирхгофа : «алгебраическая сумма комплексов тока в узле электрической цепи равна нулю»

Второй закон Кирхгофа : «в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма комплексных ЭДС равна алгебраической сумме комплексных напряжений на всех пассивных элементах этого контура».

В сложных электрических цепях, то есть где имеется несколько разнообразных ответвлений и несколько источников ЭДС имеет место и сложное распределение токов. Однако при известных величинах всех ЭДС и сопротивлений резистивных элементов в цепи мы можем вычистить значения этих токов и их направление в любом контуре цепи с помощью первого и второго закона Кирхгофа. Суть законов Кирхгофа я довольно кратко изложил в своем учебнике по электронике, на страницах сайта http://www.sxemotehnika.ru.

Пример сложной электрической цепи вы можете посмотреть на рисунке 1.

Рисунок 1. Сложная электрическая цепь.

Иногда законы Кирхгофа называют правилами Кирхгофа, особенно в старой литературе.

Итак, для начала напомню все-таки суть первого и второго закона Кирхгофа, а далее рассмотрим примеры расчета токов, напряжений в электрических цепях, с практическими примерами и ответами на вопросы, которые задавались мне в комментариях на сайте.

Первый закон Кирхгофа

Формулировка №1: Сумма всех токов, втекающих в узел, равна сумме всех токов, вытекающих из узла.

Формулировка №2: Алгебраическая сумма всех токов в узле равна нулю.

Поясню первый закон Кирхгофа на примере рисунка 2.

Рисунок 2. Узел электрической цепи.

Здесь ток I₁— ток, втекающий в узел , а токи I₂ и I₃ — токи, вытекающие из узла. Тогда применяя формулировку №1, можно записать:

Что бы подтвердить справедливость формулировки №2, перенесем токи I₂ и I ₃ в левую часть выражения (1), тем самым получим:

Знаки «минус» в выражении (2) и означают, что токи вытекают из узла.

Знаки для втекающих и вытекающих токов можно брать произвольно, однако в основном всегда втекающие токи берут со знаком «+», а вытекающие со знаком «-» (например как получилось в выражении (2)).

Можно посмотреть отдельный видеоурок по первому закону Кирхофа в разделе ВИДЕОУРОКИ.

Второй закон Кирхгофа.

Формулировка: Алгебраическая сумма ЭДС, действующих в замкнутом контуре, равна алгебраической сумме падений напряжения на всех резистивных элементах в этом контуре.

Здесь термин «алгебраическая сумма» означает, что как величина ЭДС так и величина падения напряжения на элементах может быть как со знаком «+» так и со знаком «-». При этом определить знак можно по следующему алгоритму:

1. Выбираем направление обхода контура (два варианта либо по часовой, либо против).

2. Произвольно выбираем направление токов через элементы цепи.

3. Расставляем знаки для ЭДС и напряжений, падающих на элементах по правилам:

— ЭДС, создающие ток в контуре, направление которого совпадает с направление обхода контура записываются со знаком «+», в противном случае ЭДС записываются со знаком «-».

— напряжения, падающие на элементах цепи записываются со знаком «+», если ток, протекающий через эти элементы совпадает по направлению с обходом контура, в противном случае напряжения записываются со знаком «-».

Например, рассмотрим цепь, представленную на рисунке 3, и запишем выражение согласно второму закону Кирхгофа, обходя контур по часовой стрелке, и выбрав направление токов через резисторы, как показано на рисунке.

Рисунок 3. Электрическая цепь, для пояснения второго закона Кирхгофа.

Предлагаю посмотреть отдельный видеоурок по второму закону Кирхогфа (теория).

Расчеты электрических цепей с помощью законов Кирхгофа.

Теперь давайте рассмотрим вариант сложной цепи, и я вам расскажу, как на практике применять законы Кирхгофа.

Итак, на рисунке 4 имеется сложная цепь с двумя источниками ЭДС величиной E₁=12 в и E₂=5 в , с внутренним сопротивлением источников r₁=r₂=0,1 Ом, работающих на общую нагрузку R = 2 Ома. Как же будут распределены токи в этой цепи, и какие они имеют значения, нам предстоит выяснить.

Рисунок 4. Пример расчета сложной электрической цепи.

Теперь согласно первому закону Кирхгофа для узла А составляем такое выражение:

так как I₁ и I ₂ втекают в узел А , а ток I вытекает из него.

Используя второй закон Кирхгофа, запишем еще два выражения для внешнего контура и внутреннего левого контура, выбрав направление обхода по часовой стрелке.

Для внешнего контура:

Для внутреннего левого контура:

Итак, у нас получилась система их трех уравнений с тремя неизвестными:

Теперь подставим в эту систему известные нам величины напряжений и сопротивлений:

12 = 0,1I₁ +2I.

Далее из первого и второго уравнения выразим ток I₂

12 = 0,1I₁ + 2I.

Следующим шагом приравняем первое и второе уравнение и получим систему из двух уравнений:

12 = 0,1I₁ + 2I.

Выражаем из первого уравнения значение I

I = 2I₁– 70;

И подставляем его значение во второе уравнение

Решаем полученное уравнение

12 = 0,1I₁ + 4I₁ – 140.

12 + 140= 4,1I₁

Теперь в выражение I = 2I₁– 70 подставим значение

I₁=37,073 (А) и получим:

I = 2*37,073 – 70 = 4,146 А

Ну, а согласно первому закона Кирхгофа ток I₂=I — I₁

I₂=4,146 — 37,073 = -32,927

Знак «минус» для тока I₂ означает, то что мы не правильно выбрали направление тока, то есть в нашем случае ток I ₂ вытекает из узла А .

Теперь полученные данные можно проверить на практике или смоделировать данную схему например в программе Multisim.

Скриншот моделирования схемы для проверки законов Кирхгофа вы можете посмотреть на рисунке 5.

Рисунок 5. Сравнение результатов расчета и моделирования работы цепи.

Для закрепления результатата предлагаю посмотреть подготовленное мной видео:

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Электротехника. Уравнения Кирхгофа — Botva-Project

Разберем на примере домашнего задания, как пользоваться уравнениями Кирхгофа при расчете электрических цепей.

Задается электрическая схема, в которой известны значения всех сопротивлений и ЭДС источников напряжения. То есть все R и E заданы.

Первым делом, нужно определить, сколько в схеме узлов, независимых контуров и ветвей.

Узел — это просто точка, где сходится три и больше проводов. Иногда составители заданий хитрят и отмечают жирной точкой углы схем, не ведитесь, это провокация. Узлом считается только то место, где проводов не меньше трех. В нашем случае узлов 4. Нумеруем их в произвольном порядке.

 

Число независимых контуров мы определяем по количеству геометрических фигур, составляющих схему. Обычно это не составляет труда, хотя встречаются и замороченные схемы, где не сразу становится очевидным количество контуров. То есть мысленно делаем заливку каждого участка схемы, и количество получившихся цветов соответствует количеству независимых контуров. Просим прощения за косноязычность, но стараемся объяснять, что называется, «на пальцах», чтобы было понятно. Вот контуры в нашей схеме.

Ветвь — это участок провода между двумя узлами. Участки 1-2, 1-4, 1-3, 2-4, 2-3, 3-4 — это ветви нашей схемы. Всего получается 6 ветвей. В каждой из них течет свой ток, который надо обозначить на схеме. Направление стрелки, указывающей ток, выбираем произвольно (разве что, мы любим в ветвях с источниками напряжения выбирать направления токов туда же, куда указывают стрелки ЭДС). А вообще, направление стрелок ни на что не влияет, в результате расчета часть токов получится со знаком «плюс» (значит, направление соответствует выбранному), а часть токов — со знаком «минус» (значит, направление тока противоположно). Вот наши токи на схеме. Заодно выберем направление обхода в каждом контуре. Направление можно выбирать произвольно, но мы рекомендуем всегда брать направление по часовой стрелке во всех контурах. Меньше будете путаться.

Подведем промежуточный итог. Мы изучили данную схему, посчитали количество узлов (четыре), количество независимых контуров (три), количество ветвей (шесть), пронумеровали узлы, контуры, выбрали направление обхода и расставили стрелки токов в ветвях (шесть токов в соответствии с количеством ветвей).

Перейдем непосредственно к уравнениям Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа гласит: сколько тока пришло в узел, столько и должно выйти. Напоминает закон сохранения чего-угодно и по сути им и является. То есть сумма токов, вошедших в узел, равна сумме токов вышедших из узла. На практике это выглядит так: смотрим на любой узел, записываем, какие токи текут в ветвях, составляющих этот узел (из определения узла понятно, что их должно быть не меньше трех), входящие токи берем с плюсом, исходящие — с минусом. В сумме должен получиться ноль. Число уравнений, записанных по первому закону Кирхгофа, должно быть на единицу меньше, чем количество узлов в схеме. То есть из четырех узлов выбираем любые три. Исключительно из любви к прекрасному возьмем подряд узлы 1, 2, 3.

Смотрим на узел 1. В нем сходятся ветви 1,3,5, ток I1 входит (+), ток I3 выходит (-), ток I5 выходит (-).

Получаем первое уравнение.

Узел 2. В нем сходятся ветви 1,2,4, ток I1 выходит (-), ток I2 входит (+), ток I4 выходит (-).

Второе уравнение.

Узел 3. В нем сходятся ветви 4,5,6, ток I4 входит (+), ток I5 входит (+), ток I6 выходит (-).

Третье уравнение.

Аналогично можно записать уравнение по первому закону Кирхгофа для узла 4, но это уже будет избыточное уравнение. Нам нужно только три, но, подчеркиваем, что выбрать можно любые три узла.

 

Второй закон Кирхгофа простыми словами сводится к следующему: сумма напряжений на каждом резисторе внутри контура должна быть равна ЭДС этого контура. На практике это выглядит так: берем по очереди каждый контур, в левой части уравнения пишем напряжения на резисторах. Как мы помним из закона Ома U=IR, то есть напряжение на резисторе равно произведению силы тока в ветви на сопротивление резистора. ЭДС контура — это источники напряжения Е в нашей схеме. В общем, проще показать на примере, чем объяснить.

Уравнений пишем ровно столько, сколько в цепи независимых контуров, то есть три. Начинаем по порядку.

Контур I. Направление обхода мы выбрали по часовой стрелке. Ток I1 мы направили в другую сторону, поэтому падение напряжения на резисторе R1 берется с минусом. В резисторе R2 ток тот же и тоже берется с минусом. Ток I2 течет без сопротивления, игнорируем его, ток I3 — то же самое. ЭДС в контуре одна — E1, и направление также противоположно выбранному направлению обхода, значит, в правую часть уравнения записываем E1 со знаком минус.

Для контура I уравнение Кирхгофа выглядит так:

Контур II обходим тоже по часовой стрелке. Ток I4 течет через сопротивление R4 в направлении, совпадающем с направлением обхода. Токи I2 и I6 текут без сопротивлений, так что в уравнение не входят. ЭДС в правой части уравнения: E1 с плюсом, E3 с плюсом, E4 с плюсом.

Уравнение получается таким:

И наконец контур III. Ток I5 через резистор R5 с минусом, токи I3 и I6 не участвуют. ЭДС E2 с минусом.

Получаем

Окончательно получаем систему из шести уравнений (как раз столько, сколько у нас неизвестных токов в наших ветвях).

Эта система имеет одно решение, так что, решив ее любым доступным вам методом (мы предпочитаем решать в MathCad, поскольку меньше риск арифметической ошибки и проще вносить исправления, если понадобится), вы определите все неизвестные токи в цепи.

В следующих разделах мы обсудим методы проверки расчета электрической схемы, а также рассмотрим другие способы решения, такие как метод контурных токов, метод межузловых потенциалов, метод эквивалентного генератора.

Надеемся, материал был полезен.

 

Всегда ваша, Botva-Project

Метод контурных токов.Решение задач

ТОЭ примеры решения метод

Один из методов анализа электрической цепи является метод контурных токов. Основой для него служит второй закон Кирхгофа. Главное его преимущество это уменьшение количества уравнений до m – n +1, напоминаем что m — количество ветвей, а n  — количество узлов в цепи. На практике такое уменьшение существенно упрощает расчет.

Основные понятия

Контурный ток — это величина, которая одинакова во всех ветвях данного контура.  Обычно в расчетах они обозначаются двойными индексами, например  I₁₁, I₂₂ и тд.

Действительный ток в определенной ветви определяется алгебраической суммой контурных токов, в которую эта ветвь входит. Нахождение действительных токов и есть первоочередная задача метода контурных токов.

Контурная ЭДС — это сумма всех ЭДС входящих в этот контур.

Собственным сопротивлением контура называется сумма сопротивлений всех ветвей, которые в него входят.

Общим сопротивлением контура называется сопротивление ветви, смежное двум контурам.

Общий план составления уравнений

1 – Выбор направления действительных токов.

2 – Выбор независимых контуров и направления контурных токов в них.

3 – Определение собственных и общих сопротивлений контуров

4 – Составление уравнений и нахождение контурных токов

5 – Нахождение действительных токов

Итак, после ознакомления с теорией предлагаем приступить к практике! Рассмотрим пример.

Выполняем все поэтапно.

1. Произвольно выбираем направления действительных токов I₁-I₆. 

2.  Выделяем три контура, а затем указываем направление контурных токов I₁₁,I₂₂,I₃₃. Мы выберем направление по часовой стрелке.

3. Определяем собственные сопротивления контуров. Для этого складываем сопротивления в каждом контуре.

R₁₁=R₁+R₄+R₅=10+25+30= 65 Ом

R₂₂=R₂+R₄+R₆=15+25+35 = 75 Ом

R₃₃=R₃+R₅+R₆=20+30+35= 85 Ом

Затем определяем общие сопротивления, общие сопротивления легко обнаружить, они принадлежат сразу нескольким контурам, например сопротивление R₄ принадлежит контуру 1 и контуру 2. Поэтому для удобства обозначим такие сопротивления номерами контуров к которым они принадлежат.

R₁₂=R₂₁=R₄=25 Ом

R₂₃=R₃₂=R₆=35 Ом

R₃₁=R₁₃=R₅=30 Ом

4.  Приступаем к основному этапу – составлению системы уравнений контурных токов. В левой части уравнений входят падения напряжений в контуре, а в правой ЭДС источников данного контура.

Так как контура у нас три, следовательно, система будет состоять из трех уравнений. Для первого контура уравнение будет выглядеть следующим образом: 

Ток первого контура I₁₁, умножаем на собственное сопротивление R₁₁ этого же контура, а затем вычитаем ток I₂₂, помноженный на общее сопротивление первого и второго контуров R₂₁ и ток I₃₃, помноженный на общее сопротивление первого и третьего контура R₃₁. Данное выражение будет равняться ЭДС E₁ этого контура.  Значение ЭДС берем со знаком плюс, так как направление обхода (по часовой стрелке) совпадает с направление ЭДС, в противном случае нужно было бы брать со знаком минус.

Те же действия проделываем с двумя другими контурами и в итоге получаем систему: 

В полученную систему подставляем уже известные значения сопротивлений и решаем её любым известным способом.   

5. Последним этапом находим действительные токи, для этого нужно записать для них выражения.

Контурный ток равен действительному току, который принадлежит только этому контуру. То есть другими словами, если ток протекает только в одном контуре, то он равен контурному.

Но, нужно учитывать направление обхода, например, в нашем случае ток I2 не совпадает с направлением, поэтому берем его со знаком минус. 

Токи, протекающие через общие сопротивления определяем как алгебраическую сумму контурных, учитывая направление обхода.

Например, через резистор R₄ протекает ток I₄, его направление совпадает с направлением обхода первого контура и противоположно направлению второго контура. Значит, для него выражение будет выглядеть

А для остальных

Так решаются задачи методом контурных токов. Надеемся что вам пригодится данный материал, удачи!

Рекомендуем — Метод двух узлов

Просмотров: 170489

Анализ электрических цепей в электротехнике – Поражение электрическим током

Анализ электрических цепей представляет собой набор методов, используемых для количественного анализа цепей.

Цель анализа цепей:

Анализ цепей помогает инженерам выяснить поведение каждого элемента в цепи. Он анализирует цепь перед ее физическим подключением. Использование ручки и бумаги для рисования и расчета электрических цепей. Это может сэкономить много денег и избежать опасных ситуаций, таких как короткое замыкание и потеря компонентов.

Элементы цепи:

В электротехнике электрическая цепь представляет собой замкнутый контур, который может передавать ток от источника к нагрузке. Цепь может иметь как минимум одну или несколько нагрузок, потребляющих мощность. Нагрузочные элементы схемы являются пассивными элементами. Где активные элементы обеспечивают питание пассивных компонентов.

Типы анализа:

Анализ цепей включает анализ переходных процессов и анализ установившегося состояния. В случае анализаторов переходных процессов цепь анализируется во время включения цепи. При анализе цепей в установившемся режиме источником питания считается постоянный ток (DC).

3 июля 2022 г. 9 апреля 2021 г. by Michal

Узнайте, как рассчитать KVA трансформатора с помощью онлайн-калькулятора KVA трансформатора. Кроме того, узнайте, почему мощность трансформатора указана в кВА, а не в кВт?

Категории Анализ электрических цепей в электротехнике, Установка Теги Электротехника Калькуляторы, трансформатор, Источник напряжения Оставить комментарий электрическая схема
или сама схема трансформатора среди многих особенностей трансформаторов. Поэтому мы
выделяем несколько факторов, характеризующих основанную на обозначении
схему и схему трансформатора.

Категории Анализ электрических цепей в электротехнике Теги Источник тока, Источник напряжения Оставить комментарий

4 июля 2022 г. 30 апреля 2020 г. Правило делителя тока показывает распределение тока в параллельной цепи.

Категории Анализ электрических цепей в электротехнике Теги Электротехника Калькуляторы 2 Комментарии

4 июля 2022 г. 4 сентября 2019 г. by Michal

Уравнение тока диода зависит от темнового тока насыщения, заряда электрона и внешних Напряжение. Мы также предоставляем калькулятор для уравнения тока диода.

Категории Анализ электрических цепей в электротехнике Теги Источник тока, диод, Калькуляторы электротехники Оставить комментарий

4 июля 2022 г. 15 августа 2019 г. by Michal

Проверка диода с помощью цифрового мультиметра двумя способами: часть для проверки диодов и омметр. Проверка диода считается пройденной, если она показывает низкое сопротивление/падение напряжения при прямом смещении и высокое сопротивление/падение напряжения при обратном смещении. В анализаторе диодной кривой используется осциллограф для построения графика характеристик VI.

Категории Анализ электрических цепей в электротехнике Теги Источник тока, диод, Источник напряжения Оставить комментарий

4 июля 2022 г. 10 марта 2019 г. by Michal

Выпрямитель с центральным отводом преобразует переменное напряжение в постоянное с помощью трансформатора со средним отводом и двух диодов. Выходное постоянное напряжение выпрямителя составляет половину вторичного напряжения.

Категории Анализ электрических цепей в электротехнике Теги конденсатор, диод 6 комментариев

4 июля 2022 г. 3 октября 2018 г. by Michal

В параллельной цепи RLC резистор, катушка индуктивности и конденсаторы соединены параллельно через источник переменного тока . В отличие от последовательной схемы RLC, напряжение на каждом компоненте одинаково и взято за основу на векторной диаграмме.

Категории Анализ электрических цепей в электротехнике Оставить комментарий

4 июля 2022 г. 27 сентября 2018 г. by Michal

Цепь серии RLC содержит резистор, конденсатор и катушку индуктивности, соединенные последовательно через источник переменного тока. Поведение компонентов можно объяснить векторными диаграммами, треугольниками импеданса и напряжения.

Категории Анализ электрических цепей в электротехнике Теги Переменный ток, конденсатор, Калькуляторы электротехники, Электрический индуктор, Резисторы Оставить комментарий

24 мая 2022 г. 13 сентября 2018 г. by Shahab Yousafzai

Векторная диаграмма в анализе цепи переменного тока предназначена для представления фазового угла, т. е. эффекта опережения и отставания, посредством векторного представления. Также объясняются фазовая алгебра, полярная форма и преобразование комплексных чисел.

Категории Анализ электрических цепей в электротехнике Теги Переменный ток Оставить комментарий

4 июля 2022 г. 2 сентября 2018 г.0003

Коэффициент мощности (PF) играет важную роль в средней рассеиваемой мощности в цепи переменного тока. PF приводит к понятию трех разных реальной, реактивной и полной мощности, что лучше объясняется треугольником мощности.

Категории Анализ электрических цепей в электротехнике Теги Переменный ток, конденсатор, Электрическая катушка индуктивности, Резисторы 1 Комментарий

Romero Engineering Co. | Онлайн-курс по анализу электрических цепей

Анализ электрических цепей

10 разделов | 66 лекций | 5ч 54мин

Узнайте о цепях постоянного и переменного тока и методах анализа цепей с помощью нашего онлайн-курса «Анализ электрических цепей». Заработайте 6 PDH для профессиональных инженеров.

ЗАПИСАТЬСЯ СЕЙЧАС

Описание курса

Этот курс предназначен для предоставления полного обзора анализа электрических цепей, используемого в электротехнике и электронной технике. Анализ электрических цепей является наиболее фундаментальной концепцией электротехники, электронной техники и вычислительной техники. Именно по этой причине анализ электрических цепей обычно является первым курсом, преподаваемым в программах по электротехнике, электронике и компьютерной инженерии в университетах, поскольку в основном все, что связано с электротехникой, электроникой или вычислительной техникой, проистекает из анализа электрических цепей.

В этом курсе вы узнаете все об электрических цепях и электронике, от основ, таких как электрическая цепь, и основ электрических величин, таких как напряжение, ток и мощность, до сложных методов анализа электричества и электроники. схемы. Курс примерно разделен на следующие разделы:

• Введение в курс:  Мы будем в разделе 1, давая введение в курс, представляя преподавателя и определяя цели курса.
• Основы электрических цепей: В разделах 2 и 3 курса мы обсудим, что такое электрическая цепь, на самом базовом уровне, после чего будут даны объяснения электрических величин и источников электричества. Это основа электротехники и электроники.
• Базовый анализ электрических цепей постоянного тока: в разделах 4, 5 и 6 мы обсудим анализ цепей постоянного тока (DC), начиная с основных методов анализа, таких как закон напряжения Кирхгофа и закон тока Кирхгофа (KVL и KCL), деление напряжения, деление тока, узловой анализ и анализ контура. Мы также обсудим, как сложные резистивные цепи можно упростить до эквивалентных цепей для облегчения анализа электрических цепей и электроники.
• Расширенный анализ электрических цепей постоянного тока: в разделе 7 мы обсудим расширенные методы анализа электрических цепей и электроники, такие как теорема суперпозиции, теорема Тевенина и теорема Нортона.
• Энергоаккумулирующие устройства в электрических цепях: в разделах 8 и 9 мы обсудим пассивные компоненты в цепях, способные накапливать энергию: конденсаторы и катушки индуктивности. Мы расскажем об основах конденсаторов и катушек индуктивности, о том, как они хранят энергию и как упростить сложные схемы, содержащие комбинации конденсаторов и катушек индуктивности, в более простые схемы для облегчения анализа электрических цепей и электроники.
• Переходные процессы в электрических цепях: в разделе 10 мы обсудим анализ электрических цепей первого порядка во время переходных процессов. Здесь все становится немного более продвинутым, но мы решим несколько примеров, чтобы проиллюстрировать, как схемы ведут себя во время переходных процессов, в отличие от ранее обсуждавшихся схем в стационарном состоянии.

В каждом разделе решается несколько примеров, иллюстрирующих, как анализировать практические схемы.

Изучив все основы анализа электрических цепей и электроники, вы сможете продолжить изучение других тем в области электротехники, электроники и вычислительной техники, таких как аналоговая электроника, цифровая электроника, проектирование схем, электрические машины, энергосистемы. , и более.

До встречи на курсе!

Что вы узнаете

• Что такое электрические цепи и основные величины в цепях, такие как напряжение и ток
• Различия между постоянным током (DC) и переменным током (AC)
• Упрощение резистивных, емкостных и индуктивных цепей
• Основные методы анализа электрических цепей с использованием законов Кирхгофа для напряжения и тока, узлового анализа и анализа контуров
• Усовершенствованные методы анализа электрических цепей, такие как теорема суперпозиции, теорема Тевенина и теорема Нортона
• Анализ электрических цепей первого порядка при переходных процессах

Предварительные лекции

Ознакомьтесь с тремя лекциями из этого курса ниже!

Варианты ценообразования

Мы предлагаем три различных варианта ценообразования в соответствии с вашими потребностями: годовая и месячная подписка, которая включает доступ к этому и всем другим нашим онлайн-курсам, а также разовая покупка этого курса. Все наши курсы и подписки предлагают 30-дневную гарантию 100% возврата денег.

ГОДОВАЯ ПОДПИСКА

279 долларов США

В ГОД

• Включает доступ ко всем нашим курсам, включая этот, с периодическим ежегодным платежом
• Курсы доступны на мобильных устройствах
• Связаться с инструктором курса с вопросами
• Сэкономьте 20% по сравнению с ежемесячной подпиской

ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ

САМАЯ ПОПУЛЯРНАЯ

ЕЖЕМЕСЯЧНАЯ ПОДПИСКА

$29

В МЕСЯЦ

• Включает доступ ко всем нашим курсам, включая этот, с периодическим ежемесячным платежом
• Курсы доступны на мобильных устройствах
• Связаться с инструктором курса с вопросами
• Оплата ежемесячно

ЗАПИСАТЬСЯ СЕЙЧАС

ОДНОРАЗОВАЯ ПОКУПКА

89 долларов США

• Включает пожизненный доступ к этому курсу, включая все будущие обновления
• Курс доступен на мобильных устройствах
• С вопросами обращаться к инструктору курса

ЗАПИСАТЬСЯ СЕЙЧАС

Краткое описание курса

Не уверены, охватывает ли этот курс то, что вы хотите изучить? Загрузите полный план курса, чтобы узнать больше.

СКАЧАТЬ ПЛАН

Преподаватель курса

Рикардо Ромеро, PE

Рикардо Ромеро, PE — инженер-электрик с большим опытом работы в энергосистемах, работал инженером по защите энергосистем в Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. (SEL) и Power Relaying Solutions, PLLC (PRS). Он получил степень бакалавра и магистра в области электротехники в Университете Северной Каролины в Шарлотте, где специализировался на системах электропитания и силовой электронике. Он является лицензированным профессиональным инженером по энергетическим системам в штатах Аризона, Луизиана, Северная Каролина, Пенсильвания, Южная Каролина и Вирджиния.

Часто задаваемые вопросы

Сколько PDH предлагает этот курс?

Этот курс предоставляет вам 6 PDH для соответствия вашим требованиям лицензирования PE. Обратите внимание, что итоговый экзамен по курсу должен быть сдан, и вы должны получить минимальный балл 70%, чтобы получить PDH.

Сколько лекций входит в курс?

Этот курс включает 66 лекций общей продолжительностью около 6 часов видеолекций.

Что мне дает подписка?

Ваша подписка, годовая или месячная, дает вам доступ ко всем курсам, предлагаемым Romero Engineering Co. Сюда входят обновления существующих курсов, а также любые новые курсы.

Для кого этот курс?

Этот курс рассчитан на три типа студентов: профессиональные инженеры, желающие выполнить свои лицензионные требования PDH, практикующие инженеры, желающие пройти курс повышения квалификации по анализу электрических цепей, и студенты инженерных специальностей, желающие начать изучать анализ электрических цепей.

Начните учиться сегодня

Если вы готовы начать изучать анализ электрических цепей, давайте начнем.

ЗАПИСАТЬСЯ СЕЙЧАС

Узнайте об энергетике

Будьте в курсе новых онлайн-курсов, предстоящих вебинаров и рекламных акций, подписавшись на нашу рассылку.

Бюро трудовой статистики США

ДЛЯ ПЕЧАТИ

Резюме

Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы воспроизвести это видео.

Стенограмма видео доступна по адресу https://www.youtube.com/watch?v=fhAZ2tZj84A.

Краткие сведения: инженеры-электрики и электронщики
Медианная заработная плата 2021 г.	101 780 долларов в год 48,9 $3 в час
Стандартное начальное образование	Степень бакалавра
Опыт работы по родственной профессии	Нет
Обучение на рабочем месте	Нет
Количество рабочих мест, 2021 г.	303 800
Перспективы работы, 2021-31	3% (медленнее среднего)
Изменение занятости, 2021-31	9 800

Чем занимаются инженеры-электрики и электронщики

Инженеры-электрики проектируют, разрабатывают, тестируют и контролируют производство электрического оборудования.

Рабочая среда

Инженеры-электрики и электронщики работают в отраслях, включая исследования и разработки, инженерные услуги, производство, телекоммуникации и федеральное правительство. Инженеры-электрики и электронщики обычно работают в офисах в помещении. Однако им, возможно, придется посетить объекты, чтобы наблюдать за проблемой или частью сложного оборудования.

Как стать инженером-электриком или электронщиком

Инженеры-электрики и электронщики должны иметь степень бакалавра. Работодатели также ценят практический опыт, такой как стажировки или участие в совместных инженерных программах.

Заработная плата

Средняя годовая заработная плата инженеров-электриков в мае 2021 года составляла 100 420 долларов США.0270

Прогнозируется, что общая занятость инженеров-электриков и электронщиков вырастет на 3 процента с 2021 по 2031 год, что медленнее, чем в среднем по всем профессиям.

Несмотря на ограниченный рост занятости, ежегодно в среднем в течение десятилетия прогнозируется около 20 100 вакансий для инженеров-электриков и электронщиков. Ожидается, что большинство этих вакансий возникнет в связи с необходимостью замены работников, которые переходят на другую профессию или выходят из состава рабочей силы, например, в связи с выходом на пенсию.

Данные по штатам и районам

Исследуйте ресурсы для трудоустройства и заработной платы по штатам и районам для инженеров-электриков и электронщиков.

Похожие профессии

Сравните должностные обязанности, образование, карьерный рост и заработную плату инженеров-электриков и электронщиков со схожими профессиями.

Дополнительная информация, включая ссылки на O*NET

Узнайте больше об инженерах-электриках и электронщиках, посетив дополнительные ресурсы, включая O*NET, источник основных характеристик работников и профессий.

Чем занимаются инженеры по электротехнике и электронике Об этом разделе

Инженеры-электронщики анализируют требования и стоимость электрических систем.

Инженеры-электрики проектируют, разрабатывают, тестируют и контролируют производство электрического оборудования, такого как электродвигатели, радарные и навигационные системы, системы связи или оборудование для производства электроэнергии. Инженеры-электрики также проектируют электрические системы автомобилей и самолетов.

Инженеры-электронщики проектируют и разрабатывают электронное оборудование, включая системы вещания и связи, такие как портативные музыкальные плееры и устройства глобальной системы позиционирования (GPS). Многие также работают в областях, тесно связанных с компьютерным оборудованием.

Обязанности

Инженеры-электрики обычно делают следующее:

• Разработка новых способов использования электроэнергии для разработки или улучшения продуктов
• Выполнение подробных расчетов для разработки производственных, строительных и монтажных стандартов и спецификаций
• Руководство производством, установкой и испытаниями электрооборудования для обеспечения соответствия продукции спецификациям и кодам
• Расследовать жалобы клиентов или населения, оценивать проблемы и рекомендовать решения
• Работать с руководителями проектов над производственными усилиями, чтобы гарантировать, что проекты будут завершены удовлетворительно, вовремя и в рамках бюджета

Инженеры-электронщики обычно делают следующее:

• Разработка электронных компонентов, программного обеспечения, продуктов или систем для коммерческого, промышленного, медицинского, военного или научного применения
• Анализ потребностей клиентов и определение требований, мощности и стоимости разработки плана электрической системы
• Разработка процедур технического обслуживания и тестирования электронных компонентов и оборудования
• Оценка систем и рекомендации по изменению конструкции или ремонту оборудования
• Проверка электронного оборудования, инструментов и систем на соответствие стандартам безопасности и применимым нормам
• Планирование и разработка приложений и модификаций электронных свойств, используемых в деталях и системах, с целью улучшения технических характеристик

Инженеры-электронщики, работающие на федеральное правительство, исследуют, разрабатывают и оценивают электронные устройства, используемые в различных областях, таких как авиация, вычислительная техника, транспорт и производство. Они работают с федеральными электронными устройствами и системами, включая спутники, полетные системы, радиолокационные и гидроакустические системы, а также системы связи.

Работа инженеров-электриков и инженеров-электронщиков часто похожа. Оба используют программное обеспечение и оборудование для проектирования и проектирования для выполнения инженерных задач. Оба типа инженеров также должны работать с другими инженерами, чтобы обсудить существующие продукты и возможности для инженерных проектов.

Инженеры, работа которых связана исключительно с компьютерным оборудованием, считаются инженерами по компьютерному оборудованию .

Инженеры-электрики и электронщики работают в различных отраслях, включая инженерные услуги, исследования и разработки и производство.

В 2021 году

инженеров-электриков занимали около 192 400 рабочих мест. Крупнейшими работодателями инженеров-электриков были следующие:

Инженерные услуги	21%
Производство, передача и распределение электроэнергии	9
Производство навигационных, измерительных, электромедицинских и контрольных приборов	7
Исследования и разработки в области физических, инженерных наук и наук о жизни	5
Производство полупроводников и других электронных компонентов	4

Инженеры-электронщики, кроме компьютерщиков, в 2021 году занимали около 111 400 рабочих мест. Крупнейшими работодателями инженеров-электронщиков, кроме компьютерщиков, были следующие:

Телекоммуникации	18%
Федеральное правительство, кроме почтовой службы	15
Производство полупроводников и других электронных компонентов	10
Инженерные услуги	8
Производство навигационных, измерительных, электромедицинских и контрольно-измерительных приборов	6

Инженеры-электрики и электронщики обычно работают в офисах внутри помещений. Однако они могут посещать объекты для наблюдения за проблемой или частью сложного оборудования.

График работы

Большинство инженеров-электриков и электронщиков работают полный рабочий день.

Как стать инженером-электриком или электронщиком Об этом разделе

Чтобы стать инженером-электриком или электронщиком, необходимо изучить математику и технику.

Инженеры-электрики и электронщики должны иметь степень бакалавра. Работодатели также ценят практический опыт, такой как стажировки или участие в совместных инженерных программах, в которых студенты получают академический кредит за структурированный опыт работы.

Образование

Учащимся старших классов, заинтересованным в изучении электротехники или электроники, будет полезно пройти курсы по физике и математике, включая алгебру, тригонометрию и исчисление. Курсы черчения также полезны, потому что инженерам-электрикам и электронщикам часто требуется подготовить технические чертежи.

Инженерам-электрикам и электронщикам обычно требуется степень бакалавра в области электротехники, электроники или смежной области техники. Программы включают классные, лабораторные и полевые исследования. Курсы включают проектирование цифровых систем, дифференциальные уравнения и теорию электрических цепей. Программы в области электротехники, электроники или электротехнических технологий должны быть аккредитованы ABET.

Некоторые колледжи и университеты предлагают совместные программы, в рамках которых студенты получают практический опыт во время завершения обучения. Совместные программы сочетают занятия в классе с практической работой. Стажировки предоставляют аналогичный опыт, и их число растет.

В некоторых университетах студенты могут записаться на 5-летнюю программу, которая дает как степень бакалавра, так и степень магистра. Ученая степень позволяет инженеру работать преподавателем в некоторых университетах или заниматься исследованиями и разработками.

Важные качества

Концентрация. Инженеры-электрики и электронщики проектируют и разрабатывают сложные электрические системы, электронные компоненты и изделия. При выполнении этих задач они должны отслеживать множество элементов дизайна и технических характеристик.

Инициатива. Инженеры-электрики и электронщики должны применять свои знания для решения новых задач в каждом проекте, за который они берутся. Кроме того, они должны участвовать в непрерывном образовании, чтобы идти в ногу с изменениями в технологиях.

Навыки межличностного общения. Инженеры-электрики и электронщики должны работать вместе с другими во время производственного процесса, чтобы обеспечить правильное выполнение своих планов. Это сотрудничество включает мониторинг технических специалистов и разработку решений проблем по мере их возникновения.

Математические навыки. Инженеры-электрики и электронщики должны использовать принципы исчисления и другие передовые математические методы для анализа, проектирования и устранения неисправностей оборудования.

Разговорные навыки. Инженеры-электрики и электронщики тесно сотрудничают с другими инженерами и техниками. Они должны уметь четко объяснять свои замыслы и рассуждения, а также передавать инструкции во время разработки и производства продукта. Им также может потребоваться объяснить сложные вопросы клиентам, у которых мало или нет технических знаний.

Навыки письма. Инженеры-электрики и электронщики разрабатывают технические публикации, относящиеся к разрабатываемому ими оборудованию, включая руководства по техническому обслуживанию, руководства по эксплуатации, списки деталей, предложения по продуктам и документы по методам проектирования.

Лицензии, сертификаты и регистрации

Лицензия не требуется для должностей начального уровня в качестве инженеров-электриков и электронщиков. Лицензия Professional Engineering (PE), позволяющая достичь более высокого уровня лидерства и независимости, может быть получена позже в карьере. Лицензированных инженеров называют профессиональными инженерами (PE). PE может наблюдать за работой других инженеров, подписывать проекты и предоставлять услуги непосредственно населению. Государственная лицензия обычно требует

• Степень инженерной программы, аккредитованной ABET
• Проходной балл на экзамене по основам инженерии (FE)
• Соответствующий опыт работы, как правило, не менее 4 лет
• Проходной балл на экзамене Professional Engineering (PE)

Начальный экзамен FE можно сдать после получения степени бакалавра. Инженеров, сдавших этот экзамен, обычно называют инженерами-стажерами (EIT) или инженерами-стажерами (EI). После выполнения требований к опыту работы EIT и EI могут сдать второй экзамен, который называется «Принципы и практика инженерии» (PE).

Каждый штат выдает свои собственные лицензии. Большинство штатов признают лицензирование других штатов, если требования штата, выдающего лицензию, соответствуют или превышают их собственные лицензионные требования. Некоторые штаты требуют от инженеров непрерывного образования для сохранения их лицензий .

Развитие

Инженеры-электрики и электронщики могут продвигаться на руководящие должности, на которых они возглавляют группу инженеров и техников. Некоторые могут перейти на руководящие должности, работая инженерами или руководителями программ. Подготовка к руководящим должностям обычно требует работы под руководством более опытного инженера. Для получения дополнительной информации см. профиль на архитектурные и инженерные руководители .

Для работы по продажам инженерный опыт позволяет инженерам обсуждать технические аспекты продукта и помогать в планировании и использовании продукта. Для получения дополнительной информации см. профиль инженеров по продажам .

Electrical and Electronics Engineers

Median annual wages, May 2021

Electronics engineers, except computer

$104,820

Electrical and electronics engineers

$101,780

Electrical engineers

$100,420

Engineers

99 040 долл. США

Итого, все профессии

45 760 долл. США

 

Средняя годовая заработная плата инженеров-электриков в мае 2021 года составляла 100 420 долларов. Медианная заработная плата — это заработная плата, при которой половина работающих по профессии зарабатывает больше этой суммы, а половина — меньше. Самые низкие 10 процентов заработали менее 62 360 долларов, а самые высокие 10 процентов заработали более 162 930 долларов.

Средняя годовая заработная плата инженеров-электронщиков, за исключением компьютеров, в мае 2021 года составляла 104 820 долларов. Самые низкие 10 процентов заработали менее 73 630 долларов, а самые высокие 10 процентов заработали более 166,89 долларов.0.

В мае 2021 года средняя годовая заработная плата инженеров-электриков в ведущих отраслях, в которых они работали, была следующей:

Исследования и разработки в области физических, инженерных наук и наук о жизни	125 080 долларов США
Производство полупроводников и других электронных компонентов	107 190
Производство навигационных, измерительных, электромедицинских и контрольных приборов	102 110
Производство, передача и распределение электроэнергии	101 780
Инженерные услуги	99 330

В мае 2021 года средняя годовая заработная плата инженеров-электронщиков, за исключением компьютеров, в ведущих отраслях, в которых они работали, была следующей:

Производство навигационных, измерительных, электромедицинских и контрольных приборов	128 560 долларов США
Производство полупроводников и других электронных компонентов	128 330
Федеральное правительство, кроме почтовой службы	117 730
Инженерные услуги	102 390
Телекоммуникации	100 290

Большинство инженеров-электриков и электронщиков работают полный рабочий день.

Electrical and Electronics Engineers

Percent change in employment, projected 2021-31

Electronics engineers, except computer

Engineers

Total, all occupations

Electrical and electronics engineers

Electrical engineers

Прогнозируется, что общая занятость инженеров-электриков и электронщиков вырастет на 3 процента с 2021 по 2031 год, что медленнее, чем в среднем по всем профессиям.

Несмотря на ограниченный рост занятости, ежегодно в среднем в течение десятилетия прогнозируется около 20 100 вакансий для инженеров-электриков и электронщиков. Ожидается, что большинство этих вакансий возникнет в связи с необходимостью замены работников, которые переходят на другую профессию или выходят из состава рабочей силы, например, в связи с выходом на пенсию.

Занятость

Прогнозируемая занятость инженеров-электриков и электронщиков зависит от профессии (см. таблицу).

Ожидается некоторый рост занятости, поскольку компании продолжают использовать опыт инженеров для проектов, связанных с электронными устройствами и системами. Ожидается, что эти инженеры будут играть ключевую роль в разработке сложной бытовой электроники, солнечных батарей, полупроводников и коммуникационных технологий.

Данные о прогнозах занятости для инженеров-электриков и электронщиков, 2021-31

Должность	SOC-код	Занятость, 2021	Прогнозируемая занятость, 2031	Изменение, 2021-31		Занятость по отраслям
				Процент	Цифровой
ИСТОЧНИК: Бюро статистики труда США, Программа прогнозирования занятости
Инженеры-электрики и электронщики	17-2070	303 800	313 600	3	9800	Получить данные
Инженеры-электрики	17-2071	192 400	195 500	2	3 100	Получить данные
Инженеры-электронщики, кроме компьютеров	17-2072	111 400	118 000	6	6 700	Получить данные

Статистика профессиональной занятости и заработной платы (OEWS)

Программа статистики занятости и заработной платы (OEWS) ежегодно производит оценки занятости и заработной платы для более чем 800 профессий. Эти оценки доступны для страны в целом, для отдельных штатов, а также для столичных и неметропольных территорий. Ссылки ниже ведут на карты данных OEWS по занятости и заработной плате по штатам и районам.

• Инженеры-электрики
• Инженеры-электронщики, кроме компьютеров

Центральный выступ

Прогнозы профессиональной занятости разрабатываются для всех штатов службой информации о рынке труда (LMI) или отделами прогнозов занятости отдельных штатов. Все данные прогнозов штата доступны на сайте www.projectionscentral.com. Информация на этом сайте позволяет сравнивать прогнозируемый рост занятости по профессии между штатами или в пределах одного штата. Кроме того, штаты могут составлять прогнозы по районам; есть ссылки на веб-сайты каждого штата, где эти данные могут быть получены.

CareerOneStop

CareerOneStop включает в себя сотни профессиональных профилей с данными, доступными по штатам и городам. В левом боковом меню есть ссылки для сравнения профессиональной занятости по штатам и профессиональной заработной платы по местности или городскому району. Существует также инструмент информации о зарплате для поиска заработной платы по почтовому индексу.

В этой таблице приведен список профессий с должностными обязанностями, аналогичными обязанностям инженеров-электриков и электронщиков.

	Род занятий	Должностные обязанности	НАЧАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ	СРЕДНЯЯ ЗАРПЛАТА 2021
	Аэрокосмические инженеры	Аэрокосмические инженеры в первую очередь проектируют самолеты, космические корабли, спутники и ракеты.	Степень бакалавра	122 270 долларов США
	Менеджеры по архитектуре и проектированию	Менеджеры по архитектуре и проектированию планируют, направляют и координируют деятельность архитектурных и инженерных компаний.	Степень бакалавра	152 350 долларов США
	Биоинженеры и биомедицинские инженеры	Биоинженеры и биомедицинские инженеры сочетают инженерные принципы с наукой для проектирования и создания оборудования, устройств, компьютерных систем и программного обеспечения.	Степень бакалавра	$97410
	Инженеры по компьютерному оборудованию	Инженеры по компьютерному оборудованию исследуют, проектируют, разрабатывают и тестируют компьютерные системы и компоненты.	Степень бакалавра	128 170 долларов США
	Технологи и техники в области электротехники и электроники	Технологи и техники в области электротехники и электроники помогают инженерам проектировать и разрабатывать оборудование, работающее от электричества или электрического тока.	степень младшего специалиста	63 640 долларов США
	Монтажники и ремонтники электрооборудования и электроники	Монтажники и ремонтники электрооборудования и электроники устанавливают или ремонтируют различное электрооборудование.	Посмотрите, как стать одним из них	61 760 долларов США
	Электрики	Электрики устанавливают, обслуживают и ремонтируют системы электроснабжения, связи, освещения и управления.	Диплом средней школы или эквивалент	60 040 долларов США
	Администраторы сетей и компьютерных систем	Администраторы сетей и компьютерных систем несут ответственность за повседневную работу компьютерных сетей.	Степень бакалавра	80 600 долларов США
	Инженеры по продажам	Инженеры по продажам продают сложные научно-технические продукты или услуги предприятиям.	Степень бакалавра	103 710 долларов США
	Технологи и техники электромеханики и мехатроники	Технологи и техники в области электромеханики и мехатроники эксплуатируют, тестируют и обслуживают электромеханическое или роботизированное оборудование. alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника