Примеры цепи питания: Составить 5 примеров цепей питания.

Придумать три цепи питание

Цепью питания называется система взаимосвязей между живыми организмами. Каждое животное питается другими видами живых существ. Неживыми объектами питаться невозможно, поскольку они не содержат в себе белков и углеводов, необходимых для жизни. Соответственно, один вид поедает другой. А третий вид, в свою очередь, поедает первый вид.

Три примера цепей питания

Чтобы придумать три цепи питания, необходимо понимать принцип взаимосвязей их элементов. Одной частью цепи являются хищники, которые находятся на ее вершине, а другие относятся к промежуточным или начальным звеньям, представляя собой пищу для хищников. Можно привести следующие примеры:

• цепи питания существуют в любой среде обитания. Есть они и в водоемах. Так, насекомым необходимы растения. Они поедают их части, устраивают там жилища. Насекомыми питаются обитающие в воде лягушки. Чем больше растений, тем больше насекомых. Значит, больше еды и для лягушек и их популяция увеличивается. Молодью лягушек питаются мелкие рыбы. А более крупные хищники, например щуки, поедают более мелких. Щуки замыкают цепь питания, поскольку не имеют естественных врагов;
• в лесу зайцы питаются плодами деревьев, растениями. Зимой они могут есть даже кору деревьев. То есть растения являются основой выживания зайцев. При этом зайцами питаются волки и лисы. Зайцы относятся к травоядной группе животных, а волки и лисы – к хищникам. Они находятся на вершине представленной пищевой цепи;
• в условиях степи цепь питания будет примерно такой же. Так, растениями питаются грызуны. Они, в свою очередь, составляют рацион хищников.

Таким образом, растения всегда находятся в основе пищевой цепи. Промежуточное положение занимают травоядные животные. А замыкают цепь питания хищники.

Что будет, если исчезнут растения

Если исключить растения, то цепь распадется. Ведь грызунам или лягушкам станет нечего есть. Они просто погибнут, а часть их сможет мигрировать в другое место, где есть пища.

Соответственно, хищники тоже вынуждены будут покинуть места своего обитания. Не будет травоядных, значит и им станет нечего есть.

Детритная пищевая цепь – звенья и примеры

Один из видов пищевой цепочки – цепь разложения или детритная пищевая цепь. В отличие от пастбищной цепи она начинается с редуцентов, т.е. сапрофитов, питающихся органическими останками.

Звенья

По сравнению с пастбищной цепью детритная цепь не включает продуценты (автотрофы), т.е. способные к фотосинтезу водоросли (фитопланктон, ламинарии и т.д.), наземные зелёные растения. В пастбищной цепи питательной средой являются неорганические вещества и солнечный свет.

Цепи разложения характерны для лесов и саванн.
Звеньями детритной пищевой цепи являются:

• редуценты (сапротрофы) – простейшие, бактерии, грибы, черви, моллюски, личинки насекомых;
• консументы (гетеротрофы) – животные нескольких порядков.

Питательную основу цепи разложения составляет детрит – продукты распада органических тканей растительного и животного происхождения. Разложению тканей способствуют микроорганизмы – бактерии и простейшие.
К детриту относятся:

• опавшие листья;
• скошенная трава;
• древесина мёртвых деревьев;
• трупы животных;
• экскременты.

Рис. 1. Примеры детрита.

Организмы, которые питаются детритом, называются детритофагами. Они являются консументами первого порядка. К ним относятся различные многоклеточные организмы, живущие на суше и в воде. Например, к наземным детритофагам относятся:

• грибы;
• жуки-скарабеи;
• дождевые черви;
• термиты.

Примеры водных детритофагов:

• двустворчатые моллюски;
• коловратки;
• многощетинковые черви;
• некоторые виды рыб.

Рис. 2. Детритофаги.

Детритные цепи могут включать множество консументов разного порядка. Начиная со второго порядка, все консументы являются хищными животными.

Детритная цепь начинается и заканчивается редуцентами, полностью исключая автотрофы. Однако детритная цепь косвенно зависит от солнечной энергии, т.к. детрит включает разлагающиеся останки автотрофов и гетеротрофов пастбищной цепи.

Примеры

Несколько примеров детритной пищевой цепи:

• перегной – дождевой червь – ёж – лисица;
• опавшие листья – червь – дрозд – ястреб;
• опавшие листья – дождевой червь – землеройка – сова;
• навоз – жуки-скарабеи – крот – куница – лисица;
• навоз – личинки мух – лягушка – уж – хищная птица;
• детрит – грибы – лесная полёвка – лисица;
• водный детрит – крабы – тюлени-крабоеды.

Последним звеном всегда являются редуценты, закольцовывая цепочку.

Рис. 3. Примеры детритной цепи.

Пастбищную и де

примеры моделей пищевых цепочек в живой природе

Автор Маргарита Малиновская На чтение 5 мин. Опубликовано 08.04.2020

Пищевая цепочка состоит из нескольких звеньев и подразумевает взаимоотношения между ними. Звено — это живой организм. Одно приходится пищей для другого. Детская песенка «В траве сидел кузнечик» является ярким объяснением, кто что ест. Цепи питания на окружающем мире в 3 классе можно проследить на словах этой песни: кузнечик поел траву, а лягушка проглотила «кузнеца». Самое сильное звено, или хищник, всегда находится вверху пищевого ряда.

Типы пищевых цепочек

В природе чаще всего в цепи питания животных 3 звена. Но есть еще другие схемы, где звеньев больше. Вверху цепочки всегда стоят хищники. В самом ее конце находится суперхищник, у которого в дикой природе нет врагов. Им может быть, например, белая акула, бурый медведь или амурский тигр. Обычная схема цепи:

• Первое звено цепи — это растения или простейшие (одноклеточные организмы). Поглощают энергию солнечных лучей, разлагающиеся остатки в почве и полезные вещества, находящиеся в природе. Растениям или бактериям не нужно непосредственно кого-то есть.
• Второе звено — животные, которые питаются этими простейшими или микроорганизмами. В этом ряду находятся растительноядные: насекомые и грызуны, птицы и рыбы.
• Третье звено — хищники. Они поедают тех, кто питается растениями. Если мышь кормится зерном, то существует тот, кто охотится на нее: сова, куница или змея.

Связь флоры и фауны

Стандартный пример линии питания: растение — заяц — лиса. Заяц поедает кору деревьев, а лиса охотится на грызуна и питается им. Лису никто не ест, так как она рождается хищником и оказывается вверху ряда. Заметим, что представитель сильного звена, находится над всеми и поедает более слабого. Человек значится наивысшим звеном, он добывает животных в процессе охоты. Существует две модели цепи:

1. Цепь поедания, или пастбищная. Начинается с зеленого или древесного растения, состоит из трех или пяти организмов. В процессе жизнедеятельности одни животные, небольшие по величине, поедают траву и листья деревьев, а другие питаются этими животными. Пример: овес — заяц — лисица.
2. Цепь разложения. Начинается с мертвой органики. Звеньями становятся разлагающиеся продукты питания и организмы, их употребляющие. Пример: опавшая листва — дождевой червь — соловей — ястреб или сгнивший гриб — слизняк — лягушка — утка — волк.

В природе организмы тесно связаны друг с другом. Растения, грибы, животные и птицы живут в сообществе. Если хотя бы одно звено выпадет из схемы питания, — это становится угрозой для всех. Так как они просто не найдут себе пищу. Пример: подорожник — гусеница — крот — ястреб.

Казалось бы, намного приятнее жить без комаров, змей и лягушек. Но они представляются важными звеньями в линии питания. Без насекомых, земноводных и хищников нарушилось бы экологическое равновесие. Получается, все организмы одинаково важны и нужны.

Примеры моделей пищевых линий

Пищевая линия у насекомых имеет свои отличия. В такую последовательность включены два звена насекомых, когда привычных человеческому взгляду бабочку или тлю, поедают более массивные хищные насекомые — жужелица, стрекоза, паук. А уже большие по размеру крылатые становятся пищей для небольших по величине грызунов вроде мыши или зайца, или земноводных, таких как лягушки. Пример: ромашка — тля — стрекоза — ящерица — змея — цапля.

Модель питания у животных состоит из 3−5 звеньев. Теплокровные, которые питаются травой, семенами, листьями и корой деревьев называются растительноядными. Те, кто ест крылатых и шестиногих, называются насекомоядными. На добычу покрупнее охотится хищник, пример, волк и лиса — плотоядные. Пребывают в наличии и всеядные животные, — они едят растения и другие живые или мертвые организмы.

Пример: орех — белка — норка — лиса.

Роли организмов в сообществе

Белка — растительноядная. Она собирает все виды грибов и накалывает их на ветки деревьев, чтобы подсыхали. Чтобы уберечься от зимней бескормицы, делает запасы в дупле: орехи и желуди.

Осенью барсук начинает готовиться к зимней спячке, — отъедается, набивая внутрь все, что попадется. Барсук — всеядный, он поглощает лесные ягоды и плоды, жуков и слизней. Ящерицы, лягушки и мыши тоже служат для него едой.

Лиса — хищник, живет в лесу и ест то, что поймает. Она охотится на мышей, иногда куропаток. Бегает за зайцами. Зимой подходит близко к людским поселениям и нападает на домашнюю птицу.

Описанные 3 цепи питания животных являются наиболее простыми.

Схемы потребления

Животных разделяют на группы по способам питания. Примеры таких групп:

• растительноядные — улитка, кузнечик, заяц, мышь;
• насекомоядные — стрекоза, жужелица, крот, лягушка;
• хищники — сова, лисица, волк, тигр;
• всеядные — барсук, медведь.

Пищевая модель в лесу отличается от других. Здесь распространены цепи разложения, ведь так восстанавливается флора и фауна. Растительность лесного массива бывает хвойной или лиственной. Насекомые поедают разлагающиеся остатки растений, грызуны питаются насекомыми, верх модели возглавляет хищник. Некоторые обитатели леса, такие как волк или медведь, становятся суперхищниками.

На уроках окружающего мира в 3 классе пример пищевой цепочки закрепляется тестами. Учащимся предлагается составить цепи самостоятельно из предложенных вариантов. Например:

• паук, грач, муха. Ответ: муха — паук — грач;
• ястреб, белка, гриб. Ответ: гриб — белка — ястреб;
• лиса, зерно, заяц. Ответ: зерно — заяц — лиса.

Пищевые структуры поддерживают удовлетворительное состояние сообщества. Они обеспечивают контроль над разнообразием и количеством организмов. Это благоприятствует балансу в природе. Цепи питания животных крайне важны, ведь при исчезновении одного звена, система размыкается и всем участникам угрожает вымирание. Небольшие по величине представители звена — грызуны или лягушки — смогут бесконтрольно размножаться, а большие по размеру вымрут из-за отсутствия еды. Поэтому важно следить за тем, кто что ест, за экологией леса и вымирающими видами.

схема, звенья и примеры пищевых цепей

Автор Маргарита Малиновская На чтение 6 мин. Опубликовано 07.06.2020

Пищевые цепи питания — основа любого биоценоза. Благодаря им происходит круговорот энергии, макро- и микроэлементов. Сюда входят все уровни природы, в том числе и неживые, которые служат средой питания для сапрофагов. Существует два типа питания — это детритная (разложение) и пастбищная (выедание). Ярким примером детритной пищевой цепи является человек — он стоит во главе последовательности, так как употребляет в пищу практически любых животных.

Типы питания

Основной для пастбищной цепи являются автотрофные организмы, дальше идут употребляющие их растительноядные (к примеру: зоопланктон, который питается фитопланктоном), затем хищники (консументы) 1-го порядка (рыбы, употребляющие в пищу зоопланктонов) и хищники 2-го порядка (например: щука). В основном наиболее длинные цепи находятся в океанах, ведь именно там большинство обитателей занимают должность консументов 3-го и 4-го порядка.

Правильно составленные последовательности паразитов сильно отличаются от цепи плотоядных. Их характерным отличием является то, что по ходу звеньев цепи размер организмов закономерно уменьшается от носителя к паразиту. В обычных пастбищных и детритных путях происходит, наоборот, увеличение размеров организма. Можно привести следующие примеры:

• трава — травоядные — блохи — жгутиконосцы;
• корова — слепень — бактерии — фаги.

Детритные наиболее распространены в лесах, где большая часть растений не употребляется растительноядными животными, а просто отмирает. При этом подвергая себя разложению сапротрофными организмами и минерализации.

 

Примеры детритной цепи питания леса встречаются в разлагающейся подстилке умеренных лесов:

• опавшие листья — червь — дрозд — ястреб;
• перегной — червь — ёж — лиса.

Эти два типа питания связаны наличием некрофагов, которые поедают трупы животных, но только мягкую их часть. Внутренности животного и его кости остаются перегнивать, преобразуясь при этом в детрит. А после смерти сами падальщики становятся пищей для сапрофагов.

Основные звенья

В каждой последовательности необходимо установить несколько звеньев, которые делятся на продуцентов, консументов и редуцентов. Различаются они способом питания — добычей органики и энергии для обеспечения процессов жизнедеятельности. Различие двух видов таких последовательностей в том, что пастбищный тип всегда начинается продуцентом, детритный — редуцентом. Но, оба в любом случае заканчиваются редуцентом. Каждое звено характеризуется своим способом получения энергии:

• Продуценты. Это звено характеризуется автотрофным типом питания. Автотрофы — формы жизни, способные к синтезу органических молекул из неорганики. Таким способом питания характеризуются растительный мир (в том числе водоросли, представители водной флоры) и цианобактерии. За счёт фотосинтетических процессов (или хемосинтетических) они способны синтезировать органические молекулы из углеродного диоксида и воды.
• Консументы. Принимают участие в обоих типах питания. Они занимают три средних трофических уровня и никогда не бывают начальным или завершающим звеном. Тип питания консументов — гетеротрофный. Источником органических компонентов и всех необходимых элементов служат готовые питательные вещества. Это различные фитофаги и хищные животные разных раскрасок.
• Редуценты (деструкторы). По способу пропитания они сапротрофы. Сходные с гетеротрофами, но питаются мёртвой органикой (мёртвые животные, опавшая листва, экскременты). Их особенность в том, что во время метаболических процессов организма они способствуют разложению органических соединений до неорганических, чем завершают круговой энергетический цикл (включая различные элементы). Потому являются завершающим сегментом любой цепи. Однако в деструкции они играют роль первого звена, являясь объектом пропитания для гетеротрофов-консументов.

Разнообразие типов пропитания способствует хорошей циркуляции энергии и необходимому многообразию формирующихся цепей в биоценозе. Каждое звено является новым трофическим сегментом, чётко принадлежащим определённой группе организмов.

Первый трофический уровень, как правило, занимают или продуценты с автотрофным типом питания, или деструкторы. Ко второму сегменту относятся консументы первого порядка, обычно представленные фитофагами (в детритной они могут быть хищниками). Третий и четвёртый всегда занимают консументы-хищники. Последний, пятый уровень закреплён за деструкторами-сапрофагами, которые разрушают связи в органических соединениях, способствуя их возвращению в категорию неорганических элементов.

Трофические уровни позволяют отследить циркуляцию энергии в экосистеме и выявить определённые зависимости. Зависимость, наблюдаемая при переходе энергии с уровня на уровень, называется законом 10%. Такое соотношение возникает в связи с тем, что часть энергии расходуется на обеспечение жизнедеятельности организма одного уровня. При переходе с уровня на уровень утрачивается 80−90% энергии по сравнению с предыдущим.

первичной энергии, образовавшейся в продуцентах, составляет 300 ккал/кв. м, при переходе на уровень первичных консументов происходит потеря 90% энергии и остаток составляет 30 ккал/кв. м, что является 10% по сравнению с предыдущим трофическим уровнем. При переходе к консументам второго порядка теряется ещё 80% энергии от предыдущего уровня и остаётся 6 ккал/кв. м. Это универсальная модель, которую можно применить к любому потоку поступления и расходования энергии.

По таким данным можно нарисовать графики, которые будут отображать все изменения при переходах и чётко покажут энергетическую зависимость пищевой цепи. При объединении нескольких моделей в точках взаимосвязи можно построить схему перемещения энергии между звеньями всех цепочек, образованных в конкретной экосистеме и увидеть полноценный рисунок биоэнергетической модели циркуляции.

Детритная пищевая цепь

Основной производитель питательных элементов в этой цепи — продукты распада и разложения мёртвой органики, называемые детритом. Они могут происходить как из флоры, так и из фауны. Примерами детрита могут быть опавшая листва, останки мёртвых животных, продукты жизнедеятельности (экскременты) и упавшие деревья.

Детрит — среда питания (а нередко и обитания) для организмов первого уровня, детритофагов. В основном животные, относящиеся к беспозвоночным — дождевые черви, насекомые, моллюски. Детритофаги и питающиеся ими хищники, занимают основные звенья — первые четыре трофических сегмента. Заканчивается цепь редуцентами-деструкторами, которые разлагают органические останки мёртвых детритофагов и хищников до неорганических соединений. Примерами таких редуцентов могут быть бактерии и грибы.

Детритные цепи питания неразрывно связаны с пастбищными, поскольку один и тот же организм может участвовать, как в одной, так и в другой. Схема питания животных на примере детритной и пастбищной цепи:

• Детритная цепь «навоз — дождевой червь — ёж — хищная птица» и пастбищная цепь «пшеница — полевая мышь — уж — хищная птица».
• Детритная «останки животного — личинки мух — лягушка — лисица» и пастбищная «пыльца растения — бабочка — лягушка — лисица».
• Детритная «подгнившая листва — червь — крот — куница» и пастбищная «ягоды — лесная полевка — куница — ястреб».

Для детритной цепи характерными чертами являются пребывание одновременно в двух экосистемах, присутствие нескольких консументов и непрерывная связь с пастбищной цепью, но всегда есть доминирующая.

Как правило, это зависит от условий окружающей среды. Однако есть экосистемы, которые лишены пастбищных и существуют исключительно за счёт детритных — подземные биоценозы. Такие экосистемы лишены важного для пастбищной цепи питания звена — продуцентов с автотрофным типом питания.

Их пищевые цепи разветвлены. Один продуцент может обладать сразу несколькими консументами, которые, в свою очередь, владеют 2−3 источниками питания. И какой из них выбрать именно сейчас, решают они сами.

Роль детритной цепи в определённом биоценозе неоценима. Она является полноценным участником круговорота энергии, макро- и микроэлементов наравне с пастбищной. Экосистема не может нормально функционировать без участия цепи разложения. А взаимосвязь детритной и пастбищной через консументы и редуценты-сапрофаги является органичной взаимосвязью, позволяющей создавать множество путей и потоков для перемещения энергии.

Пищевые цепи и сети | Дистанционные уроки

03-Июл-2013 | комментариев 6 | Лолита Окольнова

Наверняка все слышали о круговороте веществ в природе. Если говорить проще, то в природе отходов нет!

 

Все живое на нашей планете питается само и является для кого-то источником пищи.

 

 

Не «линия» питания, а именно «цепь» — замкнутая система!

 

 

Пищевая цепь – линейная замкнутая  последовательность, в которой каждое живое существо питается (кем-то или чем-то) и сам является питанием для следующего организма.

 

Движение питательных веществ:

 

осуществляется от продуцентов (преобразуют неорганические вещества в органические) к консументам I порядка (травоядным), дальше — к консументам II порядка —  хищникам (плотоядным) и финал — к редуцентам (они, в свою очередь, преобразуя органику в неорганику, возвращают вещества в окружающую среду),  и неорганические вещества возвращаются  к продуцентам. Замкнутая система!

 

 

Отдельное звено цепи питания называют трофическим уровнем

 

• Продуценты (вся растительная часть планеты и некоторые бактерии) — это самый первый трофический уровень;
• консументы I порядка — организмы, питающиеся растениями, составляют второй трофический уровень;
• консументы II порядка — те, кто есть консументов первого порядка  — 3-1 трофический уровень и т. д.

 

Чем больше видовое разнообразие на каждом уровне, тем более устойчива данная экосистема.

 

Пищевая цепь питания — упрощенное отображение трофического взаимодействия между организмами. Зачастую в природе связь более сложная — больше взаимодействий и напоминает сеть.

 

Пищевые сети

 

Зачастую живые организмы в природе взаимодействуют между собой более сложно и визуально такое взаимодействие больше похоже на сеть . Такая сеть называется пищевой сетью.

 

Цепи питания включаются в сети питания, которые объединяют организмы из разных цепей. Возникновение сетей питания связано с тем, что большинство видов животных питается разнообразной пищей

 

 

Пастбищная цепь ( цепь выедания)

 

 

Детритная цепь

 

• всегда начинается с мертвой органики. Например, мертвое дерево → личинка жука-короеда → дятел → ястреб.

 

Пищевая пирамида

 

 

При переходе с одного трофического уровня в другой живые организмы выделяют  тепло — тепловую энергию, а также тратят энкргию на рост, развитие и размножение, поэтому количество энергии от уровня к уровню снижается.

 

Закон пирамиды

 

(Закон пирамиды энергии Линдемана или правило 10%)

 

При переходе с одного трофического уровня на другой 90% энергии теряется, 10% передается на следующий уровень.

 

Чем длиннее пищевая цепь, тем больше теряется энергии. Поэтому длина пищевой цепи обычно не превышает 4 — 5 звеньев.

Наименее продуктивны экосистемы пустынь, тундр, арктических и антарктических побережий; наиболее продуктивны — тропические леса, коралловые рифы и травянистые заросли устьев рек в жарких районах.

 

Именно в пищевых цепях и сетях осуществляется круговорот веществ в природе. Самыми типичными являются круговорот углерода и круговорот азота в природе.

 

---

 

 

 

---

 
 

Еще на эту тему:

Схемы цепей питания, характерных для степи

Пищевые цепочки и экологические связи в степной зоне

На юге от лесных зон климат более жаркий, однако количество осадков совсем небольшое. Таким образом, лесная зона сменяется лесостепью, а затем степью. Степная природная зона характеризуется засушливостью, жарким летом и холодной малоснежной зимой. Очень часто в степи стоит ветреная погода, дуют суховеи – теплые ветра, а также случаются пыльные бури, из-за которых с течением времени образуются овраги. Очень интересно, что в степной зоне температура воздуха днём и ночью может отличаться более, чем на 15°.

Основная растительность степей – это злаки и засухоустойчивые травы. Животный мир довольно богат, типичные представители степной зоны: суслики, хомяки, сурки, пеструшки, сайгаки, корсаки, степные волки, степные орлы, пустельги, дрофы, серые куропатки, жаворонки и некоторые змеи.

Взаимосвязь между группами живых организмов степной зоны можно показать с помощью пищевых цепочек.

Принято все живые организмы относить к нескольким группам. В любой пищевой цепочке представлены организмы, относящиеся к разным группам.

1 группа – это некоторые растения и бактерии

2 группа – это растительноядные животные

3 группы – хищники, питающиеся растительноядными

4 группа – плотоядные хищники

Составим пищевые цепочки, характерные для степной зоны.

личинки насекомых-> степной жаворонок-> степной орёл

Степной жаворонок обитает в открытых пространствах степи, питается, склевывая с земли, личинками насекомых, жуками, муравьями, реже — растительной пищей. Степной жаворонок часто становится едой для хищных птиц – степного орла или пустельги.

Похожая пищевая цепочка:

насекомые -> дрофа -> степной орёл

Очень необычный представитель степной зоны – дрофа. Эта птица является самой крупной из тех, что могут летать. Вес самца достигает 16-20 кг, самки — 6-8 кг. Враги дрофы хищные птицы, волки, степные лисицы.

Также пищей для хищных птиц служат грызуны, более мелкие животные и падаль.

Ещё несколько пищевых цепочек:

семена трав -> суслик -> пустельга

На грызунов и небольших птиц также ведут охоту змеи: четырехполосый полоз и степная гадюка. Эти змеи встречаются исключительно в степной зоне. Враги змей – хищные птицы, корсаки, волки.

семена трав -> хомяк -> четырёхполосый полоз -> степной волк

яйца птиц -> степная гадюка -> степной орёл

Другие пищевые цепочки:

зерна злаков -> хомяк -> корсак -> степной волк

Охоту на грызунов в степной зоне часто ведёт корсак или степная лисица, это животное внешне действительно очень напоминает лисицу, однако чуть меньше по размеру. Корсаки очень проворные и ловкие, интересно, что в случае опасности они притворяются мертвыми. Зимой животные из-за нехватки пищи мигрируют на юг. Враги корсака – более крупные хищники, в том числе и волки.

корни растений -> степная пеструшка -> хорёк –> корсак

Пеструшка – небольшой степной грызун, питается растительной пищей, не впадают в спячку, однако зиму переживает в норах. Охоту на степных пеструшек ведут многие хищники, в том числе и хорьки.

растения -> сайгак -> степной волк

Сайгак или сайга – это антилопа, её легко узнать по горбатой морде. Сайгаки держатся большими стадами и перемещаются по степям на сотни километров. Их основная пища – это растения, при том они часто употребляют даже те растения, которые для человека и других животных ядовиты. Охоту на сайгаков ведут степные волки.

Окружающий мир. Плешаков, Крючкова. 4 класс. Рабочая тетрадь. Ответы

Похожее

Цепи ограничителя тока источника питания

»Электроника

Методы и схемы ограничителей тока с использованием диодов и транзисторов для обеспечения функции ограничения тока для источников питания и других цепей.

---

Схемы линейного источника питания Праймер и руководство Включает:
Линейный источник питания Шунтирующий регулятор Регулятор серии Ограничитель тока Регуляторы серий 7805, 7812 и 78 **

См. Также: Обзор электроники блока питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания

---

Цепи ограничителя тока являются ключевыми для источников питания, защищая их в случае короткого замыкания или других условий перегрузки.

Ввиду возможного повреждения источника питания в случае перегрузки, ограничители тока устанавливаются почти всегда, и они являются стандартной функцией, встроенной в ИС регулируемых источников питания.

Как следует из названия, схема ограничения тока ограничивает ток от регулируемого источника питания до максимальной величины, определяемой схемой, и, таким образом, можно избежать серьезного повреждения схем, как источника питания, так и цепи, на которую подается питание. .

Эти схемы более применимы к линейным источникам питания, хотя аналогичные методы измерения могут использоваться в импульсных источниках питания.

Виды токоограничения

Как и в случае с любой технологией и типом электронной схемы, есть несколько вариантов, из которых можно выбрать. То же самое и с ограничителями тока, используемыми в регулируемых источниках питания.

Существует два основных типа цепи ограничителя тока:

• Ограничение постоянного тока: При использовании ограничения постоянного тока выходное напряжение поддерживается по мере роста тока до тех пор, пока не будет достигнута точка, в которой достигается максимум.В этот момент ток поддерживается на этом уровне, в то время как напряжение падает с увеличением нагрузки.

  Это основная форма ограничения тока, используемая в регулируемых источниках питания. Схема проста и использует всего несколько электронных компонентов, но она не снижает ток в случае короткого замыкания - он поддерживается на максимальном уровне, и это может привести к повреждению схемы.

  Один из недостатков заключается в том, что когда начинает действовать ограничение тока, потребляется максимальный ток, но в этот момент выходное напряжение падает, а это означает, что на последовательном транзисторе в регулируемом источнике питания повышается напряжение на нем.Это увеличивает рассеиваемую мощность внутри устройства.

  В точке, где выходное напряжение почти равно нулю, максимальный ток потребляется, а напряжение на нем - это полное входное напряжение от схем сглаживания и выпрямителя. Это не идеально, потому что на этапе проектирования электронной схемы необходимо сделать поправку на это, что потребует, возможно, большего последовательного транзистора, а также дополнительных возможностей теплоотвода, что увеличивает стоимость и размер регулируемого источника питания.

• Обратное ограничение тока: В этом типе ограничения тока, используемом в регулируемых источниках питания, выходное напряжение поддерживается до точки, в которой ограничение тока начинает действовать. В этот момент, вместо того, чтобы просто ограничивать ток, он фактически начинает уменьшаться. Таким образом, ток уменьшается с увеличением перегрузки, и тем самым снижается риск повреждения.

  Ограничение тока обратной связи в регуляторе напряжения снижает энергопотребление, поскольку по мере увеличения перегрузки ток уменьшается и общая потребляемая мощность падает, сохраняя тепловыделение последовательного транзистора в более разумных пределах.

  Ограничение тока обратной связи, хотя и немного более сложное, может быть реализовано с использованием относительно небольшого количества электронных компонентов. Поскольку эта функция обычно встроена в интегральные схемы регулируемого источника питания, дополнительные затраты на использование ограничения обратной связи по сравнению с ограничением постоянного тока не заметны. Соответственно, в этих ИС практически всегда используется ограничение тока обратной связи.

  Ограничитель обратной связи усложняет линейный источник питания, поскольку требует большего количества электронных компонентов, чем простой ограничитель постоянного тока. Также существует возможность состояния, известного как «блокировка», с неомическими устройствами, потребляющими постоянный ток независимо от напряжения питания. Ограничитель тока с обратной связью может также включать временную задержку, чтобы помочь избежать проблемы блокировки.

Две разные формы линейного ограничения тока источника питания, как правило, используются в разных областях, фактический тип, используемый для любого конкретного приложения, выбирается на этапе проектирования электронной схемы проекта.

Основная схема ограничения постоянного тока

Существует ряд схем, которые можно использовать для ограничения постоянного тока для защиты источника питания, но в одной из простейших схем используются всего три электронных компонента: два диода и резистор.

Простой регулируемый источник питания с ограничением тока

В схеме ограничителя тока источника питания используется считывающий резистор, включенный последовательно с эмиттером выходного проходного транзистора. Два диода, помещенные между выходом схемы и базой проходного транзистора, обеспечивают действие по ограничению тока.

Когда схема работает в нормальном рабочем диапазоне, на последовательном резисторе присутствует небольшое напряжение. Это напряжение плюс напряжение база-эмиттер транзистора меньше, чем падение на двух диодных переходах, необходимое для включения двух диодов, чтобы они могли проводить ток.Однако по мере увеличения тока увеличивается и напряжение на резисторе.

Когда оно равно напряжению включения диода, напряжение на резисторе плюс падение на переходе база-эмиттер для транзистора равняется двум падениям на диоде, и в результате это напряжение появляется на двух диодах, которые начинают проводить. Это начинает понижать напряжение на базе транзистора, тем самым ограничивая ток, который может потребляться.

Схема этого диодного ограничителя тока для линейного источника питания особенно проста, и, соответственно, конструкция электронной схемы также очень проста.

Значение последовательного резистора можно рассчитать так, чтобы напряжение на нем возрастало до 0,6 В (напряжение включения кремниевого диода) при достижении максимального тока. Однако всегда лучше убедиться, что есть некоторый запас, ограничивая ток от простого регулятора источника питания до достижения абсолютного максимального уровня.

Двухтранзисторный линейный стабилизатор питания с ограничением тока

Такая же простая диодная форма ограничения тока может быть включена в схемы линейного источника питания, которые используют обратную связь для определения фактического выходного напряжения и обеспечения более точно регулируемого выхода.Если точка измерения выходного напряжения берется после резистора измерения последовательного тока, то падение напряжения на нем можно скорректировать на выходе.

Схема линейного источника питания с обратной связью и ограничением тока

Схема ограничения тока обратной связи транзистора

Схема ограничения тока обратной связи дает гораздо лучшие характеристики, чем обычная схема ограничения постоянного тока, используемая в более простых источниках питания.

Транзисторный линейный стабилизатор источника питания с ограничением тока обратной связи

В схеме обратной связи используется еще несколько электронных компонентов, в том числе транзистор и несколько резисторов, но она обеспечивает гораздо лучшую защиту источника питания и схемы, на которую подается питание.

Схема работает, потому что по мере увеличения нагрузки возрастающая пропорция напряжения между эмиттером и землей падает на резисторе R3 - по мере того, как нагрузка становится меньше, эффект делителя потенциала означает, что большее напряжение падает на R3.

Достигнута точка, когда транзистор Tr3 начинает включаться. Когда это происходит, он начинает ограничивать ток.

Если сопротивление нагрузки становится меньше, тогда напряжение на R3 увеличивается, включает Tr3 больше, и это дополнительно снижает ток, уменьшая уровень подаваемого тока.

Существует несколько уравнений, которые можно использовать для определения ключевых значений схемы, чтобы обеспечить требуемый максимальный ток для линейного регулятора напряжения, а также уровень обратного тока при коротком замыкании.

Для максимального тока от линейного регулятора напряжения:

Imax = 1R3 ((1 + R1R2) VBE + R1R2Vreg)

Для тока короткого замыкания линейного регулятора напряжения:

Отношение максимального тока к току короткого замыкания:

ImaxISC = 1 + (R1R1 + R2) VregVBE

Где:
I _max = максимальный ток регулятора напряжения до ограничения тока
В _BE = напряжение, при котором транзистор начинает включаться - обычно 0.6V
V _reg = выходное регулируемое напряжение
I _SC = ток, обеспечиваемый при коротком замыкании.

Ввиду того, что точка считывания регулятора находится после резистора считывания тока, любое падение напряжения на резисторе не повлияет на выходное напряжение цепи, так как оно будет компенсироваться регулятором. (Это предполагает наличие достаточного напряжения на последовательном транзисторе для его правильной регулировки. ) Таким образом, резистор измерения тока не вызовет никакого снижения выходного напряжения схемы регулятора источника питания.

Схема ограничителя тока источника питания может быть включена в различные схемы с использованием транзисторов и полевых транзисторов в качестве элемента последовательного прохода. Операционные усилители могут быть использованы в качестве дифференциальных усилителей с получением требуемого напряжения опорного диска для выходных устройств.

Основная проблема с обратным ограничением тока заключается в том, что оно не всегда хорошо работает с нелинейными нагрузками. Например, если бы он управлял лампой накаливания, где сопротивление в холодном состоянии намного ниже, чем в горячем, регулятор напряжения с ограничителем тока обнаружит очень низкое сопротивление и войдет в откидную панель, не допуская лампа для нагрева и запуска.Индуктивные нагрузки могут иметь аналогичные проблемы - двигатели и т. Д. Имеют большой пусковой ток. Это означает, что базовое ограничение тока обратной связи в большинстве случаев не подходит для этих типов нагрузки.

Ограничение тока - ключевая особенность всех источников питания. Поскольку электронные устройства остаются включенными почти постоянно и часто остаются без присмотра, функции безопасности, такие как ограничение тока, имеют важное значение в линейных источниках питания, а также в импульсных источниках питания.

К счастью, ограничение тока легко реализовать, оно не требует включения множества дополнительных электронных компонентов, а если оно содержится в интегральной схеме, дополнительные расходы не заметны.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

Клуб электроники

- символы схем

Клуб электроники - символы схем

Провода | Принадлежности | Устройства вывода | Переключатели | Резисторы | Конденсаторы | Диоды | Транзисторы | Аудио и радио | Метры | Датчики | Логические ворота

Следующая страница: Электричество и электрон

См. Также: Схемы соединений

Условные обозначения на схемах

Обозначения цепей используются в принципиальных схемах, показывающих, как соединены вместе.Фактическое расположение компонентов обычно сильно отличается от принципиальной схемы.

Для построения схемы вам понадобится другая схема, показывающая расположение частей на макет (для временных схем), картон или печатная плата.

Принципиальная схема

---

Символы проводов и подключений

Провод

Соединяет компоненты и легко передает ток от одной части цепи к другой.

Провода соединены

«Клякса» должна быть нарисована в месте соединения (стыковки) проводов, но иногда ее пропускают.Провода, подключенные на перекрестке, должны быть слегка смещены в шахматном порядке для образования двух Т-образных переходов. как показано справа.

Провода не соединенные

В сложных схемах часто бывает необходимо провести пересечение проводов, даже если они не связано. Простое пересечение слева правильно, но может быть ошибочно прочитано как соединение, где о «капле» забыли. Символ моста справа не оставляет сомнений!

---

---

Символы питания

Ячейка

Поставляет электрическую энергию.Большая линия - положительный знак (+). Единичный элемент часто называют аккумулятором, но, строго говоря, аккумулятор - это два или более элемента, соединенных вместе.

Аккумулятор

Поставляет электрическую энергию. Батарея состоит из более чем одной ячейки. Большая линия - положительный знак (+).

Солнечный элемент

Преобразует свет в электрическую энергию.
Большая линия положительная (+).

Источник постоянного тока

Поставляет электрическую энергию.
DC = постоянный ток, всегда протекающий в одном направлении.

Электропитание переменного тока

Поставляет электрическую энергию.
AC = переменный ток, постоянно меняющий направление.

Предохранитель

Устройство безопасности, которое «взорвется» (расплавится), если ток, протекающий через него, превысит заданное значение.

Трансформатор

Две катушки проволоки, соединенные железным сердечником. Трансформаторы используются для повышения (увеличение) и понижение (уменьшение) переменного напряжения. Энергия передается между катушки магнитным полем в сердечнике, между катушками нет электрического соединения.

Земля (Земля)

Подключение к земле. В некоторых электронных схемах этот символ используется для обозначения 0 В (ноль вольт) источника питания, но для электросети и некоторых радиосхем это действительно означает землю. Он также известен как земля.

---

Обозначения устройства вывода

Лампа (осветительная)

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в свет. Этот символ используется для лампы, обеспечивающей освещение, например, автомобильной фары или лампы фонарика.

Лампа (индикатор)

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в свет. Этот символ используется для лампы, которая является индикатором, например, сигнальной лампой на приборной панели автомобиля.

Нагреватель

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в тепло.

Двигатель

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в кинетическую энергию (движение).

Колокол

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.

Зуммер

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.

Индуктор, катушка, соленоид

Катушка с проволокой, которая создает магнитное поле, когда через нее проходит ток. Внутри катушки может быть железный сердечник. Может использоваться как преобразователь преобразование электрической энергии в механическую, притягивая что-либо магнитным путем.

---

Символы переключения

Двухпозиционный выключатель

Кнопочный переключатель позволяет току течь только при нажатии кнопки. Это переключатель, используемый для управления дверным звонком.

Автоматический выключатель

Этот тип нажимного переключателя нормально замкнут = включен, он разомкнут = выключен только при нажатии кнопки.

SPST, двухпозиционный переключатель

SPST = однополюсный, односторонний. Ток протекает только тогда, когда переключатель находится в закрытом = включенном положении.

SPDT, двухпозиционный переключатель

SPDT = однополюсный, двусторонний. Двухпозиционный переключатель направляет ток по одному из двух путей в соответствии с его положением. Некоторые переключатели SPDT имеют центральное выключенное положение и описываются как «включено-выключено-включено».

Переключатель DPST

DPST = двухполюсный, одинарный. Двойной двухпозиционный выключатель, который часто используется для включения электросети, поскольку он может Изолируйте как токоведущие, так и нейтральные соединения.

Переключатель DPDT

DPDT = двойной полюс, двойной бросок.
Этот переключатель можно подключить как реверсивный переключатель двигателя. Некоторые переключатели DPDT имеют центральное выключенное положение.

Реле

Переключатель с электрическим приводом, например, цепь батареи 9 В, подключенная к катушка может переключать сеть переменного тока. Прямоугольник представляет катушку.
NO = нормально открытый, COM = общий, NC = нормально закрытый.

---

Не хватает денег на проекты в области электроники? Продайте свой старый iPhone, iPad, MacBook или другое устройство Apple: macback.co.uk

---

Условные обозначения резисторов

Резистор

Резистор ограничивает поток заряда. Использование включает ограничение тока, проходящего через светодиод, и медленную зарядку конденсатора в цепи синхронизации.
В некоторых публикациях используется старый символ резистора:

Реостат переменный резистор

Реостат имеет 2 контакта и обычно используется для контроля тока. Используется для управления яркостью лампы или скоростью двигателя, а также для изменения скорости потока заряда в конденсатор в схеме синхронизации.

Потенциометр переменного резистора

Потенциометр имеет 3 контакта и обычно используется для контроля напряжения. Его можно использовать таким образом как преобразователь положения (угла управляющего шпинделя) в электрический сигнал.

Предустановленный переменный резистор

Для работы с предустановкой используется небольшая отвертка или аналогичный инструмент. Он предназначен для настройки при замыкании цепи и затем остается без дальнейшей настройки. Пресеты дешевле стандартных переменных резисторов, поэтому иногда их используют в проектах для снижения стоимости.

---

Обозначения конденсаторов

Конденсатор неполяризованный

А конденсатор хранит электрический заряд. Его можно использовать с резистором в цепи синхронизации, для сглаживания подачи (обеспечивает резервуар заряда) и может использоваться как фильтр (блокирует сигналы постоянного тока, но пропускает сигналы переменного тока). Неполяризованные конденсаторы обычно имеют небольшие номиналы, менее 1 мкФ.

Конденсатор поляризованный

А конденсатор хранит электрический заряд. Поляризованные конденсаторы должны быть подключены правильно.Обычно они имеют большие значения, 1 мкФ и выше. См. Использование выше.

Конденсатор переменной емкости

В радиотюнере используется переменный конденсатор.

Подстроечный конденсатор переменной емкости

Этот тип переменного конденсатора предназначен для установки при замыкании цепи, а затем оставления без дальнейшей регулировки.

---

Диодные символы

Диод

Устройство, позволяющее току течь только в одном направлении.

Светоизлучающий диод

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в свет.Обычно обозначается аббревиатурой LED.

Стабилитрон

Стабилитрон можно использовать для поддержания постоянного напряжения.

Фотодиод

Светочувствительный диод.

---

Обозначения транзисторов

Транзистор NPN

Транзистор

A усиливает ток и может использоваться с другими компонентами для создания усилителя или схемы переключения. Этот символ обозначает биполярный переходной транзистор (BJT), тип которого вы, скорее всего, будете использовать в первую очередь.

Транзистор PNP

Транзистор

A усиливает ток и может использоваться с другими компонентами для создания усилителя или схемы переключения.Этот символ обозначает биполярный переходной транзистор (BJT), тип которого вы, скорее всего, будете использовать в первую очередь.

Фототранзистор

Транзистор светочувствительный.

---

Звуковые и радио символы

Микрофон

Преобразователь, преобразующий звук в электрическую энергию.

Наушники

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.

Громкоговоритель

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.

Пьезоэлектрический преобразователь

Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.

Усилитель (общее обозначение)

Схема усилителя с одним входом. На самом деле это символ блок-схемы потому что он представляет собой схему, а не только один компонент.

Антенна (антенна)

Устройство для приема и передачи радиосигналов. Он также известен как антенна.

---

Измерители и осциллографы

Вольтметр

Измеряет напряжение.Правильное название напряжения - «разность потенциалов», но более широко используется напряжение.

Амперметр

Измеряет ток.

Гальванометр

Очень чувствительный измеритель, используемый для измерения крошечных токов, обычно 1 мА или меньше.

Омметр

Измеряет сопротивление. Большинство мультиметров имеют настройку омметра.

Осциллограф

Осциллограф используется для отображения «формы» электрических сигналов, показывая, как они меняются со временем.Его можно использовать для измерения напряжения и временных периодов.

---

Датчики (устройства ввода)

LDR

Преобразователь, преобразующий яркость (свет) в сопротивление (электрическое свойство). LDR = светозависимый резистор

Термистор

Преобразователь, преобразующий температуру (тепло) в сопротивление (электрическое свойство).

---

---

Символы логического элемента

Логические вентили обрабатывают сигналы, которые представляют истинных (1, высокий, + Vs, вкл.) Или ложных (0, низкий, 0В, выкл.).Для получения дополнительной информации см. Страницу с логическими вентилями. Есть два набора символов: традиционный и IEC (Международная электротехническая комиссия).

НЕ

Элемент НЕ может иметь только один вход. «О» на выходе означает «нет». Выходной сигнал элемента НЕ является обратным. (напротив) его входа, поэтому выход истинен, когда вход ложен. Элемент НЕ также называется инвертором.

Традиционный

МЭК

И

Логический элемент И может иметь два или более входов.Выход логического элемента И истинен, когда все его входы истинны.

Традиционный

МЭК

NAND

Логический элемент И-НЕ может иметь два или более входов. 'O' на выходе означает 'не', показывая, что это N от И ворота. Выход логического элемента И-НЕ истинен, если все его входы не верны.

Традиционный

МЭК

ИЛИ

Логический элемент ИЛИ может иметь два или более входов.Выход логического элемента ИЛИ истинен, если хотя бы один из его входов истинен.

Традиционный

МЭК

НОР

Логический элемент ИЛИ-НЕ может иметь два или более входов. 'O' на выходе означает 'не', показывая, что это N от OR ворота. Выход логического элемента ИЛИ-НЕ является истиной, когда ни один из его входов не является истиной.

Традиционный

МЭК

EX-OR

Элемент EX-OR может иметь только два входа.Выход логического элемента EX-OR истинен, если его входы различны (один истинный, один ложный).

Традиционный

МЭК

EX-NOR

Ворота EX-NOR могут иметь только два входа. 'O' на выходе означает 'not', показывая, что это N ot EX-OR ворота. Выход элемента EX-NOR является истинным, если его входы одинаковы (оба истинны или оба ложны).

Традиционный

МЭК

---

---

Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2020

Веб-сайт размещен на Tsohost

Что такое распределительное устройство? Определение и типы

Определение: Устройство, используемое для управления, регулирования и включения или выключения электрической цепи в системе электроснабжения, известно как распределительное устройство.Выключатели, предохранители, автоматический выключатель, изолятор, реле, трансформатор тока и напряжения, показывающий прибор, молниеотводы и панели управления являются примерами коммутационных устройств.

Система распределительного устройства напрямую связана с системой электроснабжения. Он расположен как на стороне высокого, так и на стороне низкого напряжения силового трансформатора. Он используется для обесточивания оборудования для тестирования и обслуживания, а также для устранения неисправности.

Когда в энергосистеме возникает неисправность, через оборудование протекает сильный ток, из-за которого оборудование выходит из строя, а также прерывается обслуживание.Поэтому для защиты линий, генераторов, трансформаторов и другого электрооборудования от повреждений требуются автоматические защитные устройства или коммутационные устройства.

Автоматическое защитное распределительное устройство в основном состоит из реле и автоматического выключателя. Когда неисправность происходит в любой части системы, реле этой секции срабатывает и замыкает цепь отключения выключателя, который отключает неисправную секцию. Секция исправного состояния продолжает подавать нагрузку в обычном режиме, поэтому нет повреждений оборудования и полного отключения питания.

Типы распределительных устройств

Распределительное устройство в основном подразделяется на два типа: наружное и внутреннее. Для напряжения выше 66 кВ используется выходное распределительное устройство. Поскольку для высокого напряжения строительные работы без необходимости увеличивают стоимость установки из-за большого расстояния между проводниками и большого размера изоляторов.

Ниже 66кВ нет проблем с обеспечением строительных работ для распределительного устройства по разумной цене. Распределительное устройство внутреннего типа имеет металлическую оболочку и компактно.Из-за компактности также уменьшается безопасное расстояние для работы и, следовательно, уменьшается требуемая площадь.

цепей: один путь к электричеству - Урок

MyTE Переключить навигацию

• Просмотр
  Учебная программа
  • Вся учебная программа
  • Квартир
  • уроков
  • Деятельность
  • Осыпает
  • Maker Challenge
  • Живые лаборатории
  • Тематические области
  • Типы учебных программ TE
  • e4usa
• K-12
  Инженерное дело
  • Что такое инжиниринг?
  • Зачем преподавать инженерное дело в K-12?
  • Виды техники
• Математика и
  Физика
  • Инженерная физика
  • Инженерная математика
• 
  NGSS
• Проектирование
  Проектирование
  • Процесс проектирования
  • Дизайн-мышление
• Популярные
  темы
• 
  Стандарты
  • Поиск учебной программы по Стандартам
  • Поиск учебной программы по NGSS
  • Поиск учебной программы по стандартам Common Core
  • Расскажите мне о NGSS

Цепи

Цепи

Цифровые системы могут быть построены с использованием различных лежащие в основе физические технологии: механические, химические, биологические, гидравлический и многие другие.Хотя многие уроки этого предмета применимы к системам, построенным с использованием любой физический механизм, мы ориентируемся на электронику как на реализацию Средняя. Успех электроники в этом (и во многих других приложениях) зависит от на одной из самых удачных абстракций в истории инженерии: электронная схема. В этой главе мы исследуем схему как абстракцию и рассмотрим некоторые из его свойств, а также его ограничения для наших целей.

Абстракция схем

4.1. Абстракция схем

Триумф классической физики - это формулировка уравнений Максвелла, показаны справа, которые кратко отражают фундаментальную взаимосвязь между электрические и магнитные поля.

\ begin {уравнение} \ begin {array} {rcl} \ nabla \ cdot {\ bf D} & = & \ rho \\ \ nabla \ cdot {\ bf B} & = & 0 \\ \ nabla \ times {\ bf E} & = & - {{\ partial {\ bf B}} \ over {\ partial t}} \\ \ nabla \ times {\ bf H} & = & {\ bf J} + {{\ partial {\ bf D}} \ over {\ partial t}} \ end {массив} \ label {eq: maxwell} \ end {уравнение} Уравнения Максвелла

Если эти уравнения не имеют для вас особого смысла, не волнуйтесь: мощная инженерная абстракция предлагает нам рядовых инженеров значительно менее сложная модель, позволяющая проектировать полезные электронные системы используя простые правила и строительные блоки.Эта модель Схема с сосредоточенными элементами . Уравнения Максвелла замечательны своей общностью: они применимы произвольным конфигурациям непрерывного 3-пространства, имеющим произвольные распределения физических свойств, таких как электропроводность. Они закрепляют научные открытия Фарадея, Ампера, Гаусса, и других приверженцев науки, и представляют собой важный компонент нашей понимание классической физики. Однако как пространство для проектирования полезных систем они оставляют желать лучшего: их общность, источник силы в качестве научной модели, дает небольшое руководство для инженера с конкретной проблемой, которую необходимо решить.

Схема с сосредоточенными элементами

4,2. Схема

с сосредоточенными элементами Ключ к уменьшению описанной неограниченной трехмерной вселенной уравнениями Максвелла в удобное пространство для проектирования заключается в том, чтобы ограничить наше внимание крошечным подмножеством возможных физических конфигурации. В частности, вместо того, чтобы рассматривать произвольные трехмерные конфигурации материалов с произвольной электрической свойств, наша упрощенная модель рассматривает только конечные конфигурации дискретных компонентов из небольшого репертуара, электрически изолированных друг от друга, за исключением определенных соединений, сделанных идеалом, идеально проводящие провода.В этой модели схема анализируется с точки зрения напряжений и токи, а не лежащие в основе электрические и магнитные поля. Схема состоит из конечного числа компонентов, каждый из которых имеет один или несколько терминалов или портов . Порты подключены к эквипотенциальных узла , каждый из которых состоит из соединенных набор идеальных проводов; в любой момент каждый узел имеет одно напряжение к каждому порту, к которому он подключается. Текущий в порты и из портов определяется спецификацией каждого компонента с точки зрения применяемых напряжения.Ограничения уравнений Максвелла упрощаются до Законы Кирхгофа:

• Сумма всех токов, входящих в каждый узел, равна нулю.