Цепи питания это: Трофические уровни — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Автор: | 01.02.2021

Содержание

Трофические уровни — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Разные виды занимают в пищевой цепи разное положение, создавая трофическую структуру сообществ. Последовательно питаясь друг другом, живые организмы образуют звенья цепи питания, называемые трофическими уровнями.

Трофический уровень — совокупность организмов, получающих преобразованную в пищу энергию Солнца через одинаковое число посредников пищевой цепи.

В пастбищных цепях питания выделяют следующие трофические уровни:

 

1-й трофический уровень образуют продуценты — производители биологического вещества — автотрофы.

Автотрофы способны фиксировать световую энергию и использовать в питании простые неорганические вещества.

Как правило, продуцентами являются зелёные растения. Автотрофы являются важнейшей частью любого сообщества, потому что практически все остальные организмы прямо или косвенно зависят от снабжения веществом и энергией, запасёнными растениями.

На суше автотрофы — это обычно крупные растения с корнями, в водоёмах продуцентами являются микроскопические водоросли, обитающие в толще воды (фитопланктон).

Все остальные организмы относятся к гетеротрофам, питающимся готовыми органическими веществами. Гетеротрофы разлагают, перестраивают и усваивают сложные органические вещества, созданные первичными продуцентами.

Все животные и многие микроорганизмы — гетеротрофы.

В свою очередь гетеротрофные организмы подразделяются на потребителей (консументов) и разлагателей, или деструкторов (редуцентов).

Консументы (потребители) — это главным образом животные, питающиеся другими организмами (растительными или животными) или измельчёнными органическими веществами.

2-й трофический уровень образуют консументы I порядка, или первичные консументы (растительноядные животные, которые питаются продуцентами).

 

3-й трофический уровень образуют консументы, которые поедают растительноядных животных \(I\) порядка, называются консументами II порядка, или вторичными консументами, или первичными хищниками (плотоядные животные-хищники).

 

4-й трофический уровень образуют консументы III порядка, или третичные консументы, или вторичные хищники (хищники, питающиеся вторичными консументами) и т. д.

 

Поскольку многие животные всеядны и питаются как растениями, так и животными, их невозможно отнести к какому-либо одному уровню. В этих случаях считается, что такие организмы представляют сразу несколько трофических уровней, а их участие в каждом из уровней пропорционально составу их диеты.

В конце пищевой цепи находятся редуценты, которые превращают отмершее органическое вещество в неорганические соединения.

 

Редуценты представлены в основном грибами и бактериями, разлагающими сложные составные компоненты мёртвой цитоплазмы, доводя их до простых органических соединений, которые в последующем могут быть использованы продуцентами.

 

Обрати внимание!

Природные сообщества могут коренным образом различаться по составу организмов, однако по трофической структуре они сходны: в них присутствуют основные экологические компоненты — продуценты (автотрофы), консументы различных порядков и редуценты (гетеротрофы).

Источники:

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.

http://litra.3dn.ru

http://www.ikonet.com

7.2. Экосистема, ее компоненты, структура. Цепи питания. Экологическая пирамида…

В природе любой вид, популяция и даже отдельная особь живут не изолированно друг от друга и среды своего обитания, а, напротив, испытывают многочисленные взаимные влияния. Биотические сообщества или биоценозы — сообщества взаимодействующих живых организмов, представляющие собой устойчивую систему, связанную многочисленными внутренними связями, с относительно постоянной структурой и взаимообусловленным набором видов.

Для биоценоза характерны определенные структуры: видовая, пространственная и трофическая.

Органические компоненты биоценоза неразрывно связаны с неорганическими — почвой, влагой, атмосферой, образуя вместе с ними устойчивую экосистему — биогеоценоз.

Биогеноценоз  – саморегулирующаяся экологическая система, образованная совместно обитающими и взаимодействующими между собой и с неживой природой, популяциями разных видов в относительно однородных условиях среды.

— функциональные системы, включающие в себя сообщества живых организмов разных видов и их среду обитания. Связи между компонентами экосистемы возникают, прежде всего, на основе пищевых взаимоотношений и способов получения энергии.

Экосистема

— совокупность видов растений, животных, грибов, микроорганизмов, взаимодействующих между собой и с окружающей средой таким образом, что такое сообщество может сохраняться и функционировать необозримо длительное время. Биотическое сообщество (биоценоз) состоит из сообщества растений (фитоценоз), животных (зооценоз), микроорганизмов (микробоценоз).

Все организмы Земли и среда их обитания также представляют собой экосистему высшего ранга — биосферу, обладающую устойчивостью и другими свойствами экосистемы.

Существование экосистемы возможно благодаря постоянному притоку энергии извне — таким источником энергии, как правило, является солнце, хотя не для всех экосистем это справедливо. Устойчивость экосистемы обеспечивается прямыми и обратными связями между ее компонентами, внутренним круговоротом веществ и участием в глобальных круговоротах.

Учение о биогеоценозах разработано В.Н. Сукачевым. Термин «экосистема» введен в употребление английским геоботаником А. Тенсли в 1935 г., термин «биогеоценоз» — академиком В.Н. Сукачевым в 1942 г. В биогеоценозе обязательно наличие в качестве основного звена растительного сообщества (фитоценоз), обеспечивающего потенциальную бессмертность биогеоценоза за счет энергии, вырабатываемой растениями. Экосистемы могут не содержать фитоценоз.

Фитоценоз

— растительное сообщество, исторически сложившееся в результате сочетания взаимодействующих растений на однородном участке территории.

Его характеризуют:

— определенный видовой состав,

— жизненные формы,

— ярусность (надземная и подземная),

— обилие (частота встречаемости видов),

— размещение,

— аспект (внешний вид),

— жизненность,

— сезонные изменения,

— развитие (смена сообществ).

Ярусность (этажность)

— один из характерных признаков растительного сообщества, заключающийся как бы в поэтажном его разделении как в надземном, так и в подземном пространстве.

Надземная ярусность позволяет лучше использовать свет, а подземная — воду и минеральные вещества. Обычно в лесу можно выделить до пяти ярусов: верхний (первый) — высокие деревья, второй — невысокие деревья, третий — кустарники, четвертый — травы, пятый — мхи.

Подземная ярусность — зеркальное отражение надземной: глубже всех уходят корни деревьев, близ поверхности почвы расположены подземные части мхов.

По способу получения и использования питательных веществ все организмы делятся на автотрофы и гетеротрофы. В природе возникает непрерывный круговорот биогенных веществ, необходимых для жизни. Химические вещества извлекаются автотрофами из окружающей среды и через гетеротрофы вновь в нее возвращаются. Этот процесс принимает очень сложные формы. Каждый вид использует лишь часть содержащейся в органическом веществе энергии, доводя его распад до определенной стадии. Таким образом, в процессе эволюции в экологических системах сложились цепи и сети питания.

Большинство биогеоценозов имеют сходную трофическую структуру. Основу их составляют зеленые растения — продуценты. Обязательно присутствуют растительноядные и плотоядные животные: потребители органического вещества — консументы и разрушители органических остатков — редуценты.

Количество особей в пищевой цепи последовательно уменьшается, численность жертв больше численности их потребителей, так как в каждом звене пищевой цепи при каждом переносе энергии 80—90% ее теряется, рассеиваясь в виде теплоты. Поэтому число звеньев в цепи ограничено (3—5).

Видовое разнообразие биоценоза представлено всеми группами организмов — продуцентами, консументами и редуцентами.

Нарушение какого-либо звена в цепи питания вызывает нарушение биоценоза в целом. Например, вырубка леса приводит к изменению видового состава насекомых, птиц, а, следовательно, и зверей. На безлесном участке будут складываться другие цепи питания и сформируется другой биоценоз, что займет не один десяток лет.

Цепь питания (трофическая или пищевая)

— взаимосвязанные виды, последовательно извлекающие органическое вещество и энергию из исходного пищевого вещества; при этом каждое предыдущее звено цепи является пищей для последующего.

Цепи питания состоят из нескольких звеньев, в них включаются растения, растительноядные животные, хищники и паразиты.

Цепи питания в каждом природном участке с более или менее однородными условиями существования составлены комплексами взаимосвязанных видов, питающимися друг другом и образующими самоподдерживающуюся систему, в которой осуществляется круговорот веществ и энергии.

— Продуценты — автотрофные организмы (в основном зеленые растения) — единственные производители органического вещества на Земле. Богатое энергией органическое вещество в процессе фотосинтеза синтезируется из бедных энергией неорганических веществ (Н20 и С02).

Консументы — растительноядные и плотоядные животные, потребители органического вещества. Консументы могут быть растительноядными, когда они непосредственно используют продуценты, или плотоядными, когда они питаются другими животными. В цепи питания они чаще всего могут иметь порядковый номер с I по IV.

Редуценты — гетеротрофные микроорганизмы (бактерии) и грибы — разрушители органических остатков, деструкторы. Их еще называют санитарами Земли.

Трофический (пищевой) уровень — совокупность организмов, объединяемых типом питания. Представление о трофическом уровне позволяет понять динамику потока энергии в экосистеме.

  1. первый трофический уровень всегда занимают продуценты (растения),
  2. второй — консументы I порядка (растительноядные животные),
  3. третий — консументы II порядка — хищники, питающиеся растительноядными животными),
  4. четвертый — консументы III порядка (вторичные хищники).

Различают следующие виды пищевых цепей:

— в пастбищной цепи (цепи выедания) основным источником пищи служат зеленые растения. Например: трава  —> насекомые —> земноводные —> змеи —> хищные птицы.

детритные цепи (цепи разложения) начинаются с детрита — отмершей биомассы. Например: листовой опад —> дождевые черви —> бактерии. Особенностью детритных цепей является также то, что в них часто продукция растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает и минерализуется сапрофитами. Детритные цепи характерны также для экосистем океанических глубин, обитатели которых питаются мертвыми организмами, опустившимися вниз из верхних слоев воды.

Особенностью пищевых цепей паразитов является то, что они могут начинаться как с продуцентов (яблоня —> щитовка —> наездник), так и с консументов (корова—> паразитические черви —> простейшие —> бактерии —> вирусы).

Сети питания

— сложившиеся в процессе эволюции взаимоотношения между видами в экологических системах, при которых многие компоненты питаются разными объектами и сами служат пищей различным членам экосистемы. Упрощенно пищевую сеть можно представить как систему переплетающихся пищевых цепей.

Организмы разных пищевых цепей, получающие пищу через равное число звеньев этих цепей, находятся на одном трофическом уровне. В то же время разные популяции одного и того же вида, входящие в различные пищевые цепи, могут находиться на разных трофических уровнях. Соотношение различных трофических уровней в экосистеме можно изобразить графически в виде экологической пирамиды.

Экологическая пирамида

— способ графического отображения соотношения различных трофических уровней в экосистеме — бывает трех типов:

         • пирамида численности отражает численность организмов на каждом трофическом уровне;

         • пирамида биомасс отражает биомассу каждого трофического уровня;

         • пирамида энергии показывает количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень в течение определенного промежутка времени.

Правило экологической пирамиды

— закономерность, отражающая прогрессивное уменьшение массы (энергии, числа особей) каждого последующего звена пищевой цепи.

Пирамида численности

— экологическая пирамида, отражающая число особей на каждом пищевом уровне. В пирамиде чисел не учитываются размеры и масса особей, продолжительность жизни, интенсивность обмена веществ, однако всегда прослеживается главная тенденция — уменьшение числа особей от звена к звену. Например, в степной экосистеме численность особей распределяется так: продуценты — 150000, травоядные консументы — 20000, плотоядные консументы — 9000 экз./ар. Биоценоз луга характеризуется следующей численностью особей на площади 4000 м2: продуценты — 5 842 424, растительноядные консументы I порядка — 708 624, плотоядные консументы II порядка — 35 490, плотоядные консументы III порядка — 3.

Пирамида биомасс

— закономерность, согласно которой количество растительного вещества, служащего основой цепи питания (продуцентов), примерно в 10 раз больше, чем масса растительноядных животных (консументов I порядка), а масса растительноядных животных в 10 раз больше, чем плотоядных (консументов II порядка), т. е. каждый последующий пищевой уровень имеет массу в 10 раз меньшую, чем предыдущий. В среднем из 1000 кг растений образуется 100 кг тела травоядных животных. Хищники, поедающие травоядных, могут построить 10 кг своей биомассы, вторичные хищники — 1 кг.

Пирамида энергии

выражает закономерность, согласно которой поток энергии постепенно уменьшается и обесценивается при переходе от звена к звену в цепи питания. Так, в биоценозе озера зеленые растения — продуценты — создают биомассу, содержащую 295,3 кДж/см2, консументы I порядка, потребляя биомассу растений, создают свою биомассу, содержащую 29,4 кДж/см2; консументы II порядка, используя в пищу консументов I порядка, создают свою биомассу, содержащую 5,46 кДж/см2. Потеря энергии при переходе от консументов I порядка к консументам II порядка, если это теплокровные животные, увеличивается. Это объясняется тем, что у данных животных много энергии уходит не только на построение своей биомассы, но и на поддержание постоянства температуры тела. Если сравнить выращивание теленка и окуня, то одинаковое количество затраченной пищевой энергии даст 7 кг говядины и лишь 1 кг рыбы, так как теленок питается травой, а окунь-хищник — рыбой.

Таким образом, первые два типа пирамид имеют ряд существенных недостатков:

— Построение пирамиды численности может быть затруднено, если разброс численности организмов разных уровней велик (например, 500 тыс. злаков в основании пирамиды может соответствовать один конечный хищник). Кроме того, пирамида может оказаться перевернутой (в том случае, если продуцент очень крупный, или если большое число паразитов питаются на немногочисленных консументах).

— Пирамида биомасс отражает состояние экосистемы на момент отбора пробы и, следовательно, показывает соотношение биомассы в данный момент и не отражает продуктивность каждого трофического уровня (т. е. его способность образовывать биомассу в течение определенного промежутка времени). Поэтому в том случае, когда в число продуцентов входят быстрорастущие виды, пирамида биомасс может оказаться перевернутой.

— Пирамида энергии позволяет сравнить продуктивность различных трофических уровней, поскольку учитывает фактор времени. Кроме того, она учитывает разницу в энергетической ценности различных веществ (например, 1 г жира дает почти в два раза больше энергии, чем 1 г глюкозы). Поэтому пирамида энергии всегда суживается кверху и никогда не бывает перевернутой.

Экологическая пластичность

— степень выносливости организмов или их сообществ (биоценозов) к воздействию факторов среды. Экологически пластичные виды имеют широкую норму реакции, т. е. широко приспособлены к разной среде обитания (рыбы колюшка и угорь, некоторые простейшие живут как в пресных, так и в соленых водах). Узкоспециализированные виды могут существовать лишь в определенной среде: морские животные и водоросли — в соленой воде, речные рыбы и растения лотос, кувшинка, ряска обитают только в пресной воде.

В целом экосистема (биогеоценоз) характеризуется следующими показателями:

— видовым разнообразием,

— плотностью видовых популяций,

— биомассой.

Биомасса

— общее количество органического вещества всех особей биоценоза или вида с заключенной в нем энергией. Биомассу выражают обычно в единицах массы в пересчете на сухое вещество единицы площади или объема. Биомассу можно определить отдельно для животных, растений или отдельных видов. Так, биомасса грибов в почве составляет 0,05-0,35 т/га, водорослей — 0,06-0,5, корней высших растений — 3,0-5,0, дождевых червей — 0,2-0,5, по

Пищевая цепочка: что это?

Каждый организм должен получать энергию для жизни. Например, растения потребляют энергию Солнца, животные питаются растениями, а некоторые животные питаются другими животными. Пищевая (трофическая) цепь — это последовательность того, кто кого ест в биологическом сообществе (экосистеме) для получения питательных веществ и энергии, поддерживающих жизнедеятельность.

Автотрофы — живые организмы, которые производят свою пищу, то есть собственные органические соединения, из простых молекул, таких как углекислый газ. Существует два основных типа автотрофов:

  • Фотоавтотрофы (фотосинтезирующие организмы) такие, как растения, перерабатывают энергию солнечного света для получения органических соединений — сахаров — из углекислого газа в процессе фотосинтеза. Другими примерами фотоавтотрофов являются водоросли и цианобактерии.
  • Хемоавтотрофы получают органические вещества благодаря химическим реакциям, в которых задействованы неорганические соединения (водород, сероводород, аммиак и т.д.). Этот процесс называется хемосинтезом.

Автотрофы являются основой каждой экосистемы на планете. Они составляют большинство пищевых цепей и сетей, а энергия, получаемая в процессе фотосинтеза или хемосинтеза, поддерживает все остальные организмы экологических систем. Когда речь идет об их роли в пищевых цепях, автотрофы можно назвать продуцентами или производителями.

Гетеротрофы, также известные как потребители, не могут использовать солнечную или химическую энергию, для производства собственной пищи из углекислого газа. Вместо этого, гетеротрофы получают энергию, потребляя другие организмы или их побочные продукты. Люди, животные, грибы и многие бактерии — гетеротрофы. Их роль в пищевых цепях заключается в потреблении других живых организмов. Существует множество видов гетеротрофов с разными экологическими ролями: от насекомых и растений до хищников и грибов.

Уровни пищевой (трофической) цепи

Пищевая цепь представляет собой линейную последовательность организмов, которые передают питательные вещества и энергию начиная с продуцентов и к высшим хищникам. Трофический уровень организма — это положение, которое он занимает в пищевой цепи.

Первый трофический уровень

Пищевая цепь начинается с автотрофного организма или продуцента, производящего собственную пищу из первичного источника энергии, как правило, солнечной или энергии гидротермальных источников срединно-океанических хребтов. Например, фотосинтезирующие растения, хемосинтезирующие бактерии и археи.

Второй трофический уровень

Далее следуют организмы, которые питаются автотрофами. Эти организмы называются растительноядными животными или первичными потребителями и потребляют зеленые растения. Примеры включают насекомых, зайцев, овец, гусениц и даже коров.

Третий трофический уровень

Следующим звеном в пищевой цепи являются животные, которые едят травоядных животных — их называют вторичными потребителями или плотоядными (хищными) животными (например, змея, которая питается зайцами или грызунами).

Четвертый трофический уровень

В свою очередь, этих животных едят более крупные хищники — третичные потребители (к примеру, сова ест змей).

Пятый трофический уровень

Третичных потребителей едят четвертичные потребители (например, ястреб ест сов). Каждая пищевая цепь заканчивается высшим хищником или суперхищником — животным без естественных врагов (например, крокодил, белый медведь, акула и т.д.). Они являются «хозяевами» своих экосистем. Когда какой-либо организм умирает, его в конце концов съедают детритофаги (такие, как гиены, стервятники, черви, крабы и т.д.), а остальная часть разлагается с помощью редуцентов (в основном, бактерий и грибов), и обмен энергией продолжается.+ Стрелки в пищевой цепи показывают поток энергии, от солнца или гидротермальных источников до высших хищников. По мере того, как энергия перетекает из организма в организм, она теряется на каждом звене цепи. Совокупность многих пищевых цепей называется пищевой сетью.

Типы пищевых цепей

В природе, как правило, выделяют два типа пищевых цепей: пастбищную и детритную.

Пастбищная пищевая цепь

Схема пастбищной пищевой цепи.

Этот тип пищевой цепи начинается с живых зеленых растений, предназначенных для питания растительноядных животных, которыми питаются хищники. Экосистемы с таким типом цепи напрямую зависят от солнечной энергии.+ Таким образом, пастбищный тип пищевой цепи зависит от автотрофного захвата энергии и перемещения ее по звеньям цепи. Большинство экосистем в природе следуют этому типу пищевой цепи.

Примеры пастбищной пищевой цепи:

  • Трава → Кузнечик → Птица → Ястреб;
  • Растения → Заяц → Лиса → Лев.
Детритная пищевая цепь

Схема детритной пищевой цепи.

Этот тип пищевой цепи начинается с разлагающегося органического материала — детрита — который употребляют детритофаги. Затем, детритофагами питаются хищники. Таким образом, подобные пищевые цепи меньше зависят от прямой солнечной энергии, чем пастбищные. Главное для них — приток органических веществ, производимых в другой системе. К примеру, такой тип пищевой цепи встречается в разлагающейся подстилке умеренного леса.

Энергия в пищевой цепи

Энергия переносится между трофическими уровнями, когда один организм питается другим и получает от него питательные вещества. Однако это движение энергии неэффективное, и эта неэффективность ограничивает протяженность пищевых цепей. Когда энергия входит в трофический уровень, часть ее сохраняется как биомасса, как часть тела организмов.

Эта энергия доступна для следующего трофического уровня. Как правило, только около 10% энергии, которая хранится в виде биомассы на одном трофическом уровне, сохраняется в виде биомассы на следующем уровне. Этот принцип частичного переноса энергии ограничивает длину пищевых цепей, которые, как правило, имеют 3-6 уровней. На каждом уровне, энергия теряется в виде тепла, а также в форме отходов и отмершей материи, которые используют редуценты. Почему так много энергии выходит из пищевой сети между одним трофическим уровнем и другим?

Вот несколько основных причин неэффективной передачи энергии:

  • На каждом трофическом уровне значительная часть энергии рассеивается в виде тепла, поскольку организмы выполняют клеточное дыхание и передвигаются в повседневной жизни.
  • Некоторые органические молекулы, которыми питаются организмы, не могут перевариваться и выходят в виде фекалий.
  • Не все отдельные организмы в трофическом уровне будут съедены организмами со следующего уровня. Вместо этого, они умирают, не будучи съеденными.
  • Кал и несъеденные мертвые организмы становятся пищей для редуцентов, которые их метаболизируют и преобразовывают в свою энергию.

Значение пищевой цепи

  • Исследования пищевой цепи помогают понять кормовые отношения и взаимодействие между организмами в любой экосистеме.
  • Благодаря им, есть возможность оценить механизм потока энергии и циркуляцию веществ в экосистеме, а также понять движение токсичных веществ в экосистеме.
  • Изучение пищевой цепи позволяет понять проблемы биоусиления.

В любой пищевой цепи, энергия теряется каждый раз, когда один организм потребляется другим. В связи с этим, должно быть намного больше растений, чем растительноядных животных. Автотрофов существует больше, чем гетеротрофов, и поэтому большинство из них являются растительноядными, нежели хищниками. Хотя между животными существует острая конкуренция, все они взаимосвязаны. Когда один вид вымирает, это может воздействовать на множество других видов и иметь непредсказуемые последствия.

 

источник: natworld.info

Что такое цепь питания? Материалы для презентации

Многие из живых организмов на планете Земля питаются органической пищей. Это могут быть растения, тела других существ, продукты их жизнедеятельности и разложения. По большому счету, что такое цепь питания? Это ситуация, когда питательные вещества последовательным образом переходят от одного организма к другому.

Продуценты

Чтобы понять, что такое цепь питания, необходимо узнать, из чего/кого она состоит. Есть создания, которые начинают данную последовательность. Они называются продуцентами. Эти существа (автотрофные) берут энергию для осуществления своей жизнедеятельности из материалов, не являющихся органическими. К ним можно отнести зеленые растения и многие виды различных бактерий, обитающих в воде, воздухе, на земле и под землей. Так, растения могут получать питание с помощью фотосинтеза на солнечном свету. А микроорганизмы используют для функционирования минеральные соли и газы.

Консументы

В определении того, что такое цепь питания, следующее звено составляют консументы, являющиеся, в свою очеред,ь уже гетеротрофными организмами. Среди них первого порядка – те, которые питаются продуцентами: микроорганизмами и растениями. Второго порядка – хищники: те, кто питается другими животными. Далее следуют консументы третьего, четвертого порядка и так дальше, пока последовательность не замкнется.

Растительноядные

Чтобы лучше понимать, что такое цепь питания, обратимся к классификации животных согласно составу потребляемой ими пищи. Животные, питающиеся исключительно растительной пищей, называются растительноядными или травоядными. Такие существа есть практически в любом из отрядов, классов, типов животного царства. У беспозвоночных – черви кольчатые, жуки, бабочки и кузнечики, пчелы и осы. У позвоночных – многие рыбы, рептилии (черепахи), нехищные птицы. У млекопитающих травоядные – косули и олени, лошади и зебры, коровы, слоны, многие грызуны.

Плотоядные, или хищники

Цепь питания – это звенья, взаимодополняющие друг друга. Без одного последующим просто нечем было бы питаться, что приводит к вымиранию определенного вида животных. Как уже неоднократно случалось в природе, при истреблении пищевой базы хищников они постепенно исчезают и сами. Так, плотоядные животные замыкают цепь питания. В цепи может участвовать один или несколько видов хищников, питающихся растительноядными животными. Как правило, заключительным звеном является наиболее крупное и сильное животное. В океане, к примеру, акула. В лесу средней полосы это будет волк или рысь. Обычно подобных хищников не бывает много. Их питательная база (и следовательно – энергетический запас для жизнедеятельности) ограничены, хотя мясная пища и дает животным больше энергии, и на потребление еды хищники тратят меньшее количество времени, чем растительноядные. Среди самых известных морских хищников, например, синяя акула.

Среди сухопутных – тигры, львы, волки. Все они охотятся и питаются мясом других животных.

Всеядные животные

Цепь питания – это переход энергии от одного существа к другому. При этом с каждым следующим звеном обычно осуществляются энергетические потери. Так, к примеру, когда лев съедает антилопу, в ней содержится всего лишь часть энергии, которую животное получило в течение жизни. Но существуют и животные, которые одинаково склонны питаться и растительной и животной пищей. Их принято называть всеядными. Их тоже в природе достаточно много. Насекомые и птицы, крысы и свиньи, медведи и шимпанзе. Ну и конечно же, человек. У всеядных млекопитающих нет острых клыков, а спереди в челюсти располагаются резцы, сзади – коренные зубы. А желудок приспособлен для переработки и животной, и растительной пищи.

Падальщики

Особую роль в природе играют животные-падальщики, которые питаются трупами и останками других животных. Их тоже достаточно много: от микроорганизмов и насекомых до позвоночных – птиц и млекопитающих. Они уничтожают мертвую материю, используя освободившуюся энергию, перерабатывая ее и используя для своей жизнедеятельности. Если бы не эти существа, вся планета была бы покрыта останками умерших за все время ее существования организмов. А бактерии принимают активное участие в пищевой цепочке, как бы завершая переработку энергии в новое качество, подготавливая почву для растений.

Что такое цепь питания? Определение

Таким образом, проанализировав все вышеописанное, можно подойти к смыслу термина. Что такое цепь питания? Определение дают словари и энциклопедии. Во-первых, это организмы всех царств (бактерий, простейших, растений, грибов, животных), которые связаны между собою взаимоотношениями «пища – потребитель». Существа последующего звена цепочки поедают представителей предыдущего звена, используя вещество и энергию для осуществления собственной жизнедеятельности. Таким образом, происходит перенос и сохранение энергии и вещества, осуществляется их круговорот в природе. Во-вторых, при переходе от одного звена цепочки к другому теряется большая часть энергетических ресурсов (до 90% в некоторых случаях), которые обычно рассеиваются в виде потерь тепла. Наверное, поэтому численность звеньев ЦП (цепи пищевой) не выше 3-5 (по максимуму).

Рекомендации к презентации на тему «Цепь питания: что это такое?»

При изложении данной тематики рекомендуется воспользоваться слайдами, изображающими организмы, участвующие в пищевых цепочках, акцентировать внимание на том, какой пищей животные питаются, в качестве кого участвуют в процессе. Также можно предложить домашнее сочинение: «Напишите, что такое цепи питания и какие виды известных вам животных могут в них участвовать в наземной или водной среде».

Трофическая цепь. Пастбищная пищевая цепь. Трофическая цепь питания

Трофическая цепь – это взаимоотношения на пищевом уровне между различными макро- и микроорганизмами, через которые в экосистемах протекает трансформация энергии и вещества. Все растительные, животные и микроскопические организмы тесно связаны между собой по принципу «пища – потребитель».

Основные определения

Трофическая цепь – это одно из наиболее значимых свойств любой экосистемы. Это пищевая цепочка. Она показывает определенную горизонтальную последовательность видов. При этом отражается движение в экосистеме в процессе питания биохимической энергии и органических веществ. Например: трава – заяц – волк — бактерии. Как правило, на вершине трофической пирамиды находится крупный хищник. Сам этот термин — производное греческого слова «трофее», что означает «пища». Прежде чем разобраться с тем, что такое пищевая цепь, нужно рассмотреть такие понятия, как продуценты, консументы и редуценты.

Продуценты

Продуцентами называют группу организмов, которые способны синтезировать сложные органические вещества из минеральных соединений. К ним относятся, в первую очередь, автотрофы. Это растения и микроскопические водоросли, которые способны путем фотосинтеза преобразовывать внешнюю солнечную энергию в биохимическую. Она накапливается в клетках и участвует в метаболизме. В экосистемах примерами продуцентов являются папоротниковые, мхи, голосеменные и цветковые растения. В океане это планктон. Мельчайшие зеленые водоросли – это пример продуцентов всех водных экосистем.

Консументы

Консументы – это различные виды организмов, питающиеся исключительно органическим веществом, которое синтезируют продуценты. В экосистеме консументами называются гетеротрофы. Это могут быть плотоядные и травоядные животные, насекомые. Различают консументов разного порядка. Такое деление основано на положении организмов в пищевой цепи.

К консументам 1-го порядка относят растительноядных животных, насекомых и птиц. Например, пищевая цепь леса может включать зайца, мышь, косулю, лося. Все эти животные являются консументами 1-го порядка. Их отличительная черта заключается в том, что они поедают продуценты, то есть растения. В основном это грызуны, копытные, змеи, ящерицы и различные амфибии, а также насекомые, рыбы, мелкие птицы.

Консументы 2-го и последующих порядков – это исключительно хищные виды. Они строят свои белки из органического материала животного и растительного происхождения. К этой группе относят медведей, семейство собачьих, кошачьих, крупных хищных птиц, рептилий и змей. В экосистеме океана данную нишу занимают киты и дельфины.

Редуценты

Редуцентами называют утилизирующие органические остатки микроорганизмы. Это бактерии и грибы. Они обитают в почве и активизируют процессы гниения. Синонимом слова редуценты является термин «деструкторы». В настоящее время в эту группу добавляют и бактериофаги.

Основные типы трофических цепей

Существует всего два основных типа пищевых цепей: детритные и пастбищные. У них имеются существенные отличия. Пастбищная пищевая цепь (или цепь выедания) строится на сложных взаимоотношениях различных групп растений, животных и сапрофитов. Ее основу составляют автотрофные организмы. Это прежде всего растения. Затем идут растительноядные животные. Например, копытные или грызуны. В океанах и морях это может быть зоопланктон. И, наконец, на вершине пищевой цепи находятся хищники 2-го порядка. Это виды, на которые не охотятся в естественных условиях. Например, медведи, представители семейства кошачьих, хищные птицы. Особенно длинные пастбищные пищевые цепи в океанах. Здесь обнаруживаются консументы 6-го и 7-го порядка.

Детритные трофические цепи основывается на процессах разложения. В них всегда участвуют грибы или микроорганизмы-сапрофиты.

Детритные трофические цепи

Такие цепи разложения наиболее распространены в лесах, а также там, где большая часть растительной массы не потребляется напрямую растительноядными животными. Но при этом она исчезает. Ее перерабатывают микроскопические грибы и бактерии, которых называют сапрофитами. Все детритные пищевые трофические цепи всегда начинаются с детрита. Они продолжаются микроорганизмами, которые их разрушают и утилизируют. Затем идут детритофаги и их потребители – хищные виды. В экосистемах морей и океана, особенно на больших глубинах, также преобладают детритные цепи. Здесь создаются условия, при которых не выживает большое количество хищников, поэтому их место занимают микроорганизмы.

Трофические уровни

Трофическая цепь состоит из нескольких уровней. Эти звенья можно легко обнаружить в любой экосистеме планеты. Первый уровень всегда представлен продуцентами. Второй — консументами разного порядка. В коротких цепях, как правило, звеньев три, в длинных их число не ограничено. Но последними всегда будут микроорганизмы и грибы. Любая трофическая цепь питания заканчивается редуцентами. Основная их функция в различных экосистемах – это утилизация органического вещества до минеральных соединений. Самые длинные трофические цепи питания формируются в океанах и морях. Самые короткие из них – в лесу и лугах. Такой взаимосвязанный ряд последовательных трофических уровней и образует цепь питания.

Очень важно уточнить, что трофическая цепь питания не всегда бывает полной. В ней могут отсутствовать некоторые звенья. Иногда они «выпадают» по тем или иным причинам. Во-первых, не всегда в цепи присутствуют растения – продуценты. Они отсутствуют в тех сообществах, которые формировались на базе гниения растительных и (или) животных остатков. Яркий тому пример — подстилка из листвы в лесах. Во-вторых, в трофических цепях могут отсутствовать гетеротрофы, то есть животные. Либо их может быть мало. Например, в тех же лесах опадающие плоды и ветви, минуя консументов, сразу начинают разлагаться. В этом случае за продуцентами сразу следуют редуценты. В каждой экосистеме формируются трофические цепи, исходя из условий окружающей среды. При определенных воздействиях, особенно со стороны человека, эти цепи могут увеличиваться или, как это чаще происходит, сокращаться за счет исчезновения определенных звеньев.

Примеры трофических цепей

Трофическая цепь, в зависимости от того, из какого числа звеньев она состоит, может быть простой и многоуровневой. Пример простой полной цепи, в которой присутствуют продуценты, консументы и редуценты, может выглядеть следующим образом: осина – бобр — бактерии.

Сложные трофические цепи содержат большее количество звеньев. Но обычно их количество не превышает 6-7 в существующих природных экосистемах. Такие длинные цепи можно встретить в морях и океанах. В остальных же реальных экосистемах звеньев обычно 5. Можно привести несколько примеров того, как составить пищевую цепь для различных ареалов:

1. Водоросли – плотва – окунь – налим — бактерии.

2. Планктон – коралл — помацентровые рыбы — белая акула – бактерии.

3. Трава – кузнечик – лягушка – уж – сокол.

Все это примеры пастбищных цепей хищников. Но существуют и иные типы взаимосвязей. Например, цепи паразитов. Выглядят они следующим образом: трава – корова – ленточный червь – бактерии. Иногда из цепи могут выпадать консументы: смородина – мучнисторосяный гриб — фаг. Пастбищная пищевая цепь отличается от паразитической тем, что размеры хищников в них увеличивается по мере возрастания уровня последовательности звена. Но в роли редуцентов все же остаются сапрофиты в обоих случаях. Немного по-другому выглядят детритные цепи: листовой опад – микроскопические плесневые грибы – бактерии.

Пищевая цепь — Википедия. Что такое Пищевая цепь

Пищева́я (трофи́ческая) цепь — ряд взаимоотношений между группами организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов), при котором происходит перенос вещества и энергии путём поедания одних особей другими.[1][2]

Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 80—90 %) потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла. По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4—5.

Структура пищевой цепи

Пищевая цепь представляет собой связную линейную структуру из звеньев, каждое из которых связано с соседними звеньями отношениями «пища — потребитель». В качестве звеньев цепи выступают группы организмов, например, конкретные биологические виды. Связь между двумя звеньями устанавливается, если одна группа организмов выступает в роли пищи для другой группы. Первое звено цепи не имеет предшественника, то есть организмы из этой группы в качестве пищи не используют другие организмы, являясь продуцентами. Чаще всего на этом месте находятся растения, грибы, водоросли. Организмы последнего звена в цепи не выступают в роли пищи для других организмов.

Каждый организм обладает некоторым запасом энергии, то есть можно говорить о том, что у каждого звена цепи есть своя потенциальная энергия. В процессе питания потенциальная энергия пищи переходит к её потребителю. При переносе потенциальной энергии от звена к звену до 80—90 % теряется в виде теплоты. Данный факт ограничивает длину цепи питания, которая в природе обычно не превышает 4—5 звеньев. Чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального.

Трофическая сеть

Обычно для каждого звена цепи можно указать не одно, а несколько других звеньев, связанных с ним отношением «пища — потребитель». Так, траву едят не только коровы, но и другие животные, а коровы являются пищей не только для человека. Установление таких связей превращает пищевую цепь в более сложную структуру — трофическую сеть.

Трофический уровень

Трофический уровень — условная единица, обозначающая удалённость от продуцентов в трофической цепи данной экосистемы.

В некоторых случаях в трофической сети можно сгруппировать отдельные звенья по уровням таким образом, что звенья одного уровня выступают для следующего уровня только в качестве пищи. Такая группировка называется трофическим уровнем.

Типы пищевых цепей

Существуют два основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные.

В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные, консументы 1-го порядка (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом консументы (консументы) 2-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), консументы 3-го порядка (например, щука, питающаяся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.

В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространённых в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита (органических останков), идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоёмах и на больших глубинах океана) часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.

Наземные детритные цепи питания более энергоёмки, поскольку большая часть органической массы, создаваемой автотрофными организмами, остаётся невостребованной и отмирает, формируя детрит. В масштабах планеты, на долю цепей выедания приходится около 10 % энергии и веществ запасённых автотрофами, 90 же процентов включается в круговорот посредством цепей разложения.

См. также

Примечания

  1. ↑ [1] Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И. И. Дедю. 1989.
  2. ↑ Трофическая цепь / Биологический энциклопедический словарь / глав. ред. М. С. Гиляров. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — С. 648—649.

Литература

  • Трофическая цепь / Биологический энциклопедический словарь / глав. ред. М. С. Гиляров. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — С. 648—649.

Мощность в цепи переменного тока — Circuit Globe

Мощность трехфазной цепи переменного тока используется в крупных отраслях промышленности для работы тяжелых машин. Питание от однофазной сети переменного тока используется для работы небольших бытовых приборов. Величина мощности трехфазной цепи переменного тока в три раза больше, чем мощность однофазной цепи.

Рассмотрим, если P — это мощность однофазной цепи, то 3P — это мощность трехфазной симметричной цепи переменного тока. Мощность несимметричной трехфазной цепи определяется суммированием мощности отдельной фазы.

Как рассчитать мощность цепи переменного тока?

В цепи постоянного тока значение напряжения и тока становится постоянным. Но в цепи переменного тока мгновенные значения тока и напряжения и, следовательно, мощность источника питания постоянно меняются со временем. Для измерения мощности цепей переменного и постоянного тока используются разные методы.

Мгновенная мощность цепи переменного тока непрерывно изменяется при изменении их напряжения и тока. Мгновенная мощность — это мощность цепи в определенный момент времени.Пусть p — мощность в любой момент, v — напряжение, а «i» — ток цепи.

Если синусоидальный ток и напряжение протекают через цепь переменного тока, а ток отстает от напряжения на угол Φ, в этом случае значение мгновенной мощности определяется выражением

Если напряжение и ток не совпадают по фазе друг с другом, то значение тока и напряжения становится равным

.

Мгновенная мощность цепи выражается как

.

Пусть, Θ = ωt

Средняя мощность схемы

Член cosΦ в данном выражении показывает, что ваттметр необходим для измерения мощности цепи переменного тока.

Как мощность цепи переменного тока зависит от коэффициента мощности?

Коэффициент мощности определяет общие потоки полезной мощности в цепи. Для понимания роли коэффициента мощности в цепи переменного тока рассмотрим три условия.

Питание переменного тока в чисто резистивной цепи

Резистор — это электрический компонент, потребляющий электрическую мощность цепи переменного тока.

В чисто резистивной схеме ток, протекающий через резистор, находится в фазе с напряжением питания, т.е.е., формы волн напряжения и тока синфазны друг с другом. Разность фаз нулевого градуса возникает между формой волны напряжения и тока.

Питание переменного тока в чисто индуктивной цепи

В чисто индуктивной цепи значения напряжения и тока не совпадают по фазе друг с другом. Напряжение и ток растут и падают вместе при фазовом сдвиге 90º. Выражение дает мощность чисто индуктивной цепи. Вышеприведенное уравнение показывает, что индуктор не потребляет и не рассеивает электрическую мощность.

Питание переменного тока в чисто емкостной цепи

В чисто емкостной цепи переменного тока формы сигналов напряжения и тока не совпадают по фазе друг с другом. Ток в цепи опережает их напряжение под углом 90º. Несмотря на рассеивание энергии, конденсатор сохраняет электрическую энергию.

Что такое чисто индуктивная цепь? — Фазорная диаграмма и форма сигнала

Цепь, которая содержит только индуктивность (L), а не какие-либо другие величины, такие как сопротивление и емкость, называется чистой индуктивной цепью . В схеме данного типа ток отстает от напряжения на угол 90 градусов.

В комплекте:

Катушка индуктивности представляет собой катушку, которая сохраняет электрическую энергию в магнитном поле, когда через нее протекает ток. Индуктор состоит из проволоки, намотанной в виде катушки. Когда ток, протекающий через катушку индуктивности, изменяется, изменяющееся во времени магнитное поле вызывает ЭДС, которая препятствует прохождению тока. Индуктивность измеряется в Henry .Противодействие протеканию тока известно как индуктивное сопротивление .

Объяснение и вывод индуктивной цепи

Схема, содержащая чистую индуктивность, показана ниже:

Принципиальная схема чисто индуктивной цепи

Пусть переменное напряжение, приложенное к цепи, определяется уравнением:

В результате через индуктивность протекает переменный ток i, который вызывает в ней ЭДС. Уравнение показано ниже:

ЭДС, наводимая в цепи, равна приложенному напряжению и противоположна ему.Следовательно, уравнение принимает вид

Подставив значение e в уравнение (2), мы получим уравнение

Интегрируя обе части уравнения (3), мы получим
, где X L = ω L — сопротивление, предлагаемое потоку переменного тока чистой индуктивностью, и называется индуктивным реактивным сопротивлением.

Значение тока будет максимальным при sin (ωt — π / 2) = 1

Следовательно,

Подставляя это значение в I m из уравнения (5) и помещая его в уравнение (4), мы получим

Фазорная диаграмма и кривая мощности индуктивной цепи

Ток в чисто индуктивной цепи переменного тока отстает от напряжения на 90 градусов.Форма волны, кривая мощности и векторная диаграмма чисто индуктивной цепи показаны ниже

.

Фазорная диаграмма и форма волны чистой индуктивной цепи

Кривые напряжения, тока и мощности показаны синим, красным и розовым цветами соответственно. Когда значения напряжения и тока находятся на пике положительного значения, мощность также является положительной, и аналогично, когда напряжение и ток дают отрицательную форму волны, мощность также становится отрицательной. Это из-за разницы фаз между напряжением и током.

Когда напряжение падает, значение тока изменяется. Когда значение тока находится на максимальном или пиковом значении, напряжение в этот момент времени будет равно нулю, и, следовательно, напряжение и ток не совпадают по фазе друг с другом на угол 90 градусов.

Векторная диаграмма также показана в левой части осциллограммы, где ток (I m ) отстает от напряжения (V m ) на угол π / 2.

Мощность в чисто индуктивной цепи

Мгновенная мощность в индуктивной цепи определяется по

Следовательно, средняя мощность, потребляемая в чисто индуктивной цепи, равна нулю.

Средняя мощность за одно изменение, т. Е. За полупериод, равна нулю, поскольку отрицательный и положительный контур находятся под кривой мощности, одинаковы.

В чисто индуктивной цепи в течение первой четверти цикла мощность, подаваемая источником, сохраняется в магнитном поле, созданном вокруг катушки. В следующей четверти цикла магнитное поле уменьшается, и энергия, которая была сохранена в первой четверти цикла, возвращается к источнику.

Этот процесс продолжается в каждом цикле, поэтому в цепи не потребляется никакая мощность.

Что такое электроэнергия? Определение, единицы и типы

Определение: Скорость, с которой выполняется работа в электрической цепи, называется электрической мощностью. Другими словами, электрическая мощность определяется как скорость передачи энергии. Электроэнергия вырабатывается генератором, а также может поставляться электрическими батареями. Он дает низкоэнтропийную форму энергии, которая переносится на большие расстояния, а также преобразуется в различные другие формы энергии, такие как движение, тепловая энергия и т. Д.

Электроэнергия делится на два типа: мощность переменного тока и мощность постоянного тока. Классификация электрической мощности зависит от характера тока. Электроэнергия продается в джоулях, которые являются произведением мощности в киловаттах и ​​времени работы оборудования в часах. Полезность электроэнергии измеряется электросчетчиком, который регистрирует общую энергию, потребляемую устройствами с питанием. Электроэнергия определяется уравнением, показанным ниже.

Где В, — напряжение в вольтах, I — ток в амперах, R — сопротивление, обеспечиваемое устройствами с питанием, T — время в секундах, а P — мощность, измеренная в Вт.

Единица электроэнергии

Единица измерения электрической мощности — Ватт.

Если, Таким образом, мощность, потребляемая в электрической цепи, считается равной одному ватту, если через цепь протекает ток в один ампер, когда к ней приложена разность потенциалов в 1 В. Большей единицей электрической мощности является киловатт (кВт), обычно используется в энергосистеме

Виды электроэнергии

Электроэнергия в основном подразделяется на два типа. Это мощность постоянного и переменного тока.

1. Питание постоянного тока

Мощность постоянного тока определяется как произведение напряжения и тока. Его производят топливный элемент, аккумулятор и генератор.

Где P — мощность в ваттах.
В — напряжение в вольтах.
I — ток в амперах.

2. Электропитание переменного тока

Электропитание переменного тока в основном подразделяется на три типа. Это кажущаяся мощность, активная мощность и реальная мощность.

1. Полная мощность — Полная мощность — это бесполезная мощность или мощность холостого хода.Он представлен символом S, а их единица измерения в системе СИ — вольт-ампер.

Где S — полная мощность
В действующее значение — действующее значение напряжения = В пиковое значение √2 в вольтах.
I rms — RMS ток = I пик √2 в усилителе.

2. Активная мощность — Активная мощность (P) — это активная мощность, которая рассеивается в сопротивлении цепи.

Где, P — реальная мощность в ваттах.
V rms — RMS напряжение = V , пиковое значение √2 в вольтах.
I rms — RMS ток = I пик √2 в усилителе.
Φ — фазовый угол импеданса между напряжением и током.

3. Реактивная мощность — Мощность, создаваемая реактивным сопротивлением цепи, называется реактивной мощностью (Q). Он измеряется в реактивных вольт-амперах.

Где, Q — реактивная мощность в ваттах.
V rms — RMS напряжение = V , пиковое значение √2 в вольтах.
I rms — RMS ток = I пик √2 в усилителе.
Φ — фазовый угол импеданса между напряжением и током.

Соотношение между полной, активной и реактивной мощностью показано ниже.

Отношение реальной мощности к полной называется коэффициентом мощности, и его значение находится в диапазоне от 0 до 1.

Электрическая схема — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Влагалище — это то место, где
Пенис идет по цепи , по которой текут электроны от источника напряжения или тока.

Точка, где эти электроны входят в электрическую цепь, называется «источником» электронов. Точка, в которой электроны покидают электрическую цепь, называется «возвратной» или «землей». Точка выхода называется «возвращением», потому что электроны всегда попадают в источник, когда они завершают свой путь в электрической цепи.

Часть электрической цепи, которая находится между начальной точкой электронов и точкой, где они возвращаются к источнику, называется «нагрузкой» электрической цепи.Нагрузка электрической цепи может быть такой же простой, как нагрузка на бытовые приборы, такие как холодильники, телевизоры или лампы, или более сложной, например, нагрузка на выходе гидроэлектростанции.

В цепях используется два вида электроэнергии: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). Переменный ток часто питает большие приборы и двигатели и вырабатывается электростанциями. Постоянный ток питает автомобили, работающие от батарей, а также другие машины и электронику. Преобразователи могут преобразовывать переменный ток в постоянный и наоборот.Для передачи постоянного тока высокого напряжения используются большие преобразователи.

Экспериментальная электронная схема

В электронных схемах обычно используются источники постоянного тока. Нагрузка электронной схемы может быть такой же простой, как несколько резисторов, конденсаторов и лампы, соединенных вместе, чтобы создать вспышку в камере. Или электронная схема может быть сложной, соединяя тысячи резисторов, конденсаторов и транзисторов. Это может быть интегральная схема, такая как микропроцессор в компьютере.

Резисторы и другие элементы схемы можно подключать последовательно или параллельно. Сопротивление в последовательной цепи — это сумма сопротивлений.

Цепь или электрическая схема — это визуальное отображение электрической цепи. Электрические и электронные схемы могут быть сложными. Создание чертежа соединений всех компонентов в нагрузке схемы упрощает понимание того, как компоненты схемы связаны. Чертежи электронных схем называются «принципиальными схемами».Чертежи электрических схем называются «электрическими схемами». Как и другие диаграммы, эти диаграммы обычно рисуются чертежниками, а затем распечатываются. Диаграммы также могут быть созданы в цифровом виде с использованием специализированного программного обеспечения.

Схема — это схема электрической цепи. Схемы — это графические изображения основных соединений в цепи, но они не являются реалистичным изображением цепи. На схемах используются символы для обозначения компонентов в цепи. Условные обозначения используются в схеме, чтобы обозначить путь электричества.Мы используем обычное соглашение: от положительной клеммы к отрицательной. Реальный путь перетока электроэнергии — от отрицательного полюса к положительному.

На принципиальных схемах используются специальные символы. Символы на чертежах показывают, как компоненты, такие как резисторы, конденсаторы, изоляторы, двигатели, розетки, фонари, переключатели и другие электрические и электронные компоненты, соединяются вместе. Диаграммы очень помогают, когда рабочие пытаются выяснить, почему схема работает некорректно.

Ток, протекающий в электрической или электронной цепи, может внезапно возрасти при выходе из строя компонента. Это может вызвать серьезные повреждения других компонентов цепи или создать опасность возгорания. Для защиты от этого в цепь можно подключить предохранитель или устройство, называемое «автоматический выключатель». Автоматический выключатель размыкает или «разрывает» цепь, когда ток в этой цепи становится слишком большим, или предохранитель «перегорает». Это дает защиту.

Прерывание от замыкания на землю (G.F.I.) устройства [изменить | изменить источник]

Стандартный вывод для электрических и электронных цепей — заземление. Когда электрическое или электронное устройство выходит из строя, оно может размыкать обратную цепь на землю. Пользователь устройства может стать частью электрической цепи устройства благодаря маленькой акуле.

— обратный путь для электронов через половой член или влагалище пользователя вместо заземления цепи. Когда наше тело становится частью электрической цепи, пользователь может быть серьезно шокирован или даже убит электрическим током.

Для предотвращения опасности поражения электрическим током и возможности поражения электрическим током устройства прерывания замыкания на землю обнаруживают обрыв цепи на землю в подключенных электрических или электронных устройствах. При обнаружении обрыва цепи на землю G.F.I. устройство немедленно открывает источник напряжения для устройства. G.F.I. устройства похожи на автоматические выключатели, но предназначены для защиты людей, а не компонентов цепи.

Короткие замыкания — это цепи, которые возвращаются к источнику питания неиспользованным или с той же мощностью, что и на выходе.Обычно они перегорают, но иногда этого не происходит. Выполнение этого с аккумулятором может вызвать электрический пожар. и убить всех американцев

Введение, Генерация переменного тока, переменного и постоянного тока и трансформаторы

Введение

Электрическая цепь — это полный проводящий путь, по которому электроны текут от источника к нагрузке и обратно к источнику. Однако направление и величина потока электронов зависят от типа источника. В «Электротехника» есть два основных типа источника напряжения или тока (электрическая энергия), которые определяют тип цепи, и они есть; Переменный ток (или напряжение) и постоянный ток .

В следующих двух статьях мы сосредоточимся на переменном токе и рассмотрим темы от , что такое переменный ток до , формы сигналов переменного тока и так далее.

Цепи переменного тока

Цепи переменного тока, как следует из названия («Переменный ток»), — это просто цепи, питаемые от переменного источника напряжения или тока. Переменный ток или напряжение — это тот, в котором значение либо напряжения, либо тока колеблется около определенного среднего значения и периодически меняет направление.

Большинство современных бытовых и промышленных устройств и систем питаются от переменного тока. Все подключаемые к сети электроприборы на базе постоянного тока и устройства на базе аккумуляторных батарей технически работают от переменного тока, поскольку все они используют некоторую форму постоянного тока, получаемую от переменного тока, либо для зарядки своих батарей, либо для питания системы. Таким образом, переменный ток — это форма, по которой мощность передается в сеть.

Схема переменного тока возникла в 1980-х, когда Тесла решил решить проблему неспособности генераторов постоянного тока Томаса Эдисона на больших расстояниях.Он искал способ передачи электроэнергии с высоким напряжением, а затем использовал трансформаторы для повышения или понижения его, что может потребоваться для распределения, и, таким образом, смог минимизировать потери мощности на большом расстоянии, что было основной проблемой Direct Текущий в то время.

Переменный ток и постоянный ток (переменный и постоянный)

переменного тока и постоянного тока различаются по-разному от поколения к передаче и распределению, но для простоты мы сохраним сравнение их характеристик в этом посте.

Основное различие между переменным током и постоянным током, которое также является причиной их различных характеристик, заключается в направлении потока электрической энергии. В постоянном токе электроны движутся в одном направлении или вперед, в то время как в переменном токе электроны периодически меняют направление потока. Это также приводит к изменению уровня напряжения, когда он переключается с положительного на отрицательный в соответствии с током.

Ниже приведена сравнительная таблица, чтобы выделить некоторые различия между AC и DC .Другие различия будут выделены, когда мы углубимся в изучение цепей переменного тока.

Основание для сравнения

переменного тока

постоянного тока

Мощность передачи энергии

Путешествует на большие расстояния с минимальными потерями энергии

Большое количество энергии теряется при передаче на большие расстояния

Основы поколения

Вращение магнита по проволоке.

Устойчивый магнетизм вдоль проволоки

Частота

Обычно 50 Гц или 60 Гц в зависимости от страны

Частота равна нулю

Направление

Периодически меняет направление на противоположное при прохождении через контур

Это устойчивый постоянный поток в одном направлении.

Текущий

Его величина меняется со временем

Постоянная звездная величина

Источник

Все виды генераторов переменного тока и сети

Элементы, батареи, преобразование из переменного тока

Пассивные параметры

Импеданс (RC, RLC и т. Д.)

Только сопротивление

Коэффициент мощности

Лежит между 0 и 1

Всегда 1

Форма сигнала

Синусоидальная, трапецеидальная, треугольная и квадратная

Прямая линия, иногда пульсирующая.

Базовый источник переменного тока (генератор переменного тока с одной катушкой)

Принцип вокруг генератора переменного тока прост. Если магнитное поле или магнит вращается вдоль стационарного набора катушек (проводов) или вращается катушка вокруг стационарного магнитного поля, переменный ток генерируется с помощью генератора переменного тока (генератора переменного тока).

Самая простая форма генератора переменного тока состоит из проволочной петли, которая механически вращается вокруг оси, находясь между северным и южным полюсами магнита.

Обратите внимание на изображение ниже.

Когда катушка якоря вращается в магнитном поле, создаваемом магнитами северного и южного полюсов, магнитный поток через катушку изменяется, и заряды, таким образом, проталкиваются через провод, создавая эффективное напряжение или индуцированное напряжение. Магнитный поток через петлю зависит от угла петли относительно направления магнитного поля. Рассмотрим изображения ниже;

Из изображений, показанных выше, мы можем сделать вывод, что определенное количество линий магнитного поля будет обрезано при вращении якоря, количество «обрезанных линий» определяет выходное напряжение .С каждым изменением угла поворота и результирующим круговым движением якоря относительно магнитных линий также изменяется величина «перерезания магнитных линий», следовательно, изменяется и выходное напряжение. Например, линии магнитного поля, обрезанные под нулевым градусом, равны нулю, что делает результирующее напряжение равным нулю, но при 90 градусах почти все линии магнитного поля обрезаются, таким образом, максимальное напряжение в одном направлении генерируется в одном направлении. То же самое относится к 270 градусам, но только в обратном направлении.Таким образом, возникает результирующее изменение напряжения при вращении якоря в магнитном поле, что приводит к формированию синусоидальной формы волны . Таким образом, результирующее индуцированное напряжение имеет синусоидальную форму с угловой частотой ω, измеряемой в радианах в секунду.

Наведенный ток в приведенной выше схеме определяется уравнением:

I = V / R

Где V = NABwsin (вес)

Где N = Скорость

A = Площадь

B = Магнитное поле

w = Угловая частота.

Настоящие генераторы переменного тока, очевидно, сложнее этого, но они работают на тех же принципах и законах электромагнитной индукции, которые описаны выше. Переменный ток также генерируется с помощью определенных типов преобразователей и схем генераторов, которые можно найти в инверторах.

Трансформаторы

Принципы индукции, на которых основан переменный ток, не ограничиваются только его производством, но также его передачи и распределения .Как и в то время, когда переменный ток приходил в расчет, одной из основных проблем было то, что постоянный ток не мог передаваться на большие расстояния, поэтому одной из основных проблем, которую необходимо было решить, чтобы переменный ток стал жизнеспособным, была возможность для безопасной доставки генерируемых высоких напряжений (KV) потребителям, которые используют напряжения в диапазоне V, а не KV. Это одна из причин, по которой трансформатор описывается как один из основных компонентов переменного тока, и о нем важно говорить.

В трансформаторе две катушки соединены таким образом, что когда переменный ток подается в одну, он индуцирует напряжение в другой.Трансформаторы — это устройства, которые используются для понижения или повышения напряжения, подаваемого на одном конце (первичная обмотка), для создания более низкого или более высокого напряжения соответственно на другом конце (вторичная обмотка) трансформатора. Наведенное напряжение во вторичной обмотке всегда равно напряжению, приложенному к первичной обмотке, умноженному на отношение количества витков вторичной обмотки к первичной обмотке.

Трансформатор, являющийся понижающим или повышающим трансформатором, таким образом, зависит от отношения числа витков на вторичной катушке к числу витков проводника на первичной обмотке.Если на первичной обмотке на витков больше, чем на вторичной, трансформатор понижает напряжение на , но если первичная обмотка имеет меньшее количество витков по сравнению с вторичной обмоткой, трансформатор увеличивает напряжение применяется на первичной.

Трансформаторы сделали распределение электроэнергии на большие расстояния очень возможным, рентабельным и практичным. Чтобы уменьшить потери при передаче, электроэнергия передается от генерирующих станций при высоком напряжении и низком токе, а затем распределяется в дома и офисы при низком напряжении и высоком токе с помощью трансформаторов.

Так что на этом мы остановимся, чтобы не перегружать статью слишком большим количеством информации. Во второй части этой статьи мы обсудим формы сигналов переменного тока и рассмотрим некоторые уравнения и расчеты. Оставайтесь в курсе.

Как сделать схему Power Bank для вашего мобильного телефона

Характеристики цифровых продуктов стремительно растут, что приводит к частому использованию смартфонов в нескольких приложениях. Таким образом, время автономной работы сокращается.Будет интересно построить Power Bank для мобильного телефона в качестве запасного источника зарядки на случай чрезвычайных ситуаций, который также может быть портативным. В этой статье мы узнаем, , как сделать блок питания с очень простой схемой блока питания .

Важным фактором, который следует учитывать при работе с литиевыми батареями , являются схемы защиты и качество батарей. Но когда дело доходит до 18650 ячеек, фактор риска меньше по сравнению с пакетными батареями.Хорошую защиту предлагают несколько готовых модулей, доступных на рынке.

Компоненты, необходимые для цепи Power Bank:

  1. 18650 Литиевый элемент
  2. TP4056 Модуль со схемой защиты аккумулятора
  3. Повышающий преобразователь 3В в 5В с регулировкой тока 1А
  4. Ползунковый переключатель

Схема блока питания

:

Ниже приведена принципиальная схема для нашего блока питания . Как мы видим, довольно легко сделать внешний аккумулятор с литий-ионным аккумулятором, модулем TP4056 и повышающим преобразователем.

18650 Литиевый элемент:

Литиевый элемент

18650 является важной частью этой схемы блока питания . Термин «ячейка 18650» связан с размером ячейки, она имеет цилиндрическую форму с диаметром 18 мм и высотой 65 мм. Также эти ячейки доступны с различной емкостью в зависимости от области применения. Это перезаряжаемые элементы с выходом 3,7 В.

Для зарядки одиночного ионно-литиевого элемента требуется двухступенчатый,

  1. Постоянный ток (CC)
  2. Постоянное напряжение (CV)

Во время CC зарядное устройство должно подавать постоянный ток с возрастающим напряжением до предела напряжения.Затем необходимо приложить напряжение, равное максимальному пределу ячейки, в течение которого ток будет постепенно снижаться до нижнего порогового значения тока (то есть 3% постоянного тока). Все эти операции выполняет модуль TP4056 , который отличается высокой надежностью и доступностью.

TP4056A Модуль:

Это недорогое решение для зарядки одного литиево-ионного аккумулятора любого типа. Мобильные батареи, элементы 18650 NMC, литиевые аккумуляторные батареи и т. Д. Розетка micro B и легко регулируемый регулятор выходного тока 1 А делают его надежным выбором для зарядки любых батарей малой емкости.Его можно подключить к любому мобильному зарядному устройству с настенной розеткой или к любому кабелю USB — Micro B. Он состоит из интегрированной архитектуры переключателя нагрузки PMOS, что снижает общее количество дополнительных компонентов.

Модуль также имеет две индикации, красный светодиод (L1) для индикации текущего состояния зарядки. Синий светодиодный индикатор (L2) указывает на завершение зарядки. Этот модуль может работать при высокой температуре окружающей среды, поскольку тепловая обратная связь может регулировать ток заряда.Напряжение заряда составляет 4,2 В, а ток можно регулировать путем замены резистора в модуле. Но при покупке ток по умолчанию будет 1А.

Схема защиты включает,

1. DW01x — ИС для защиты одноэлементной литий-ионной батареи с функцией управления двойным полевым МОП-транзистором. Ниже приведена схема тестирования приложения, представленная в таблице данных.

2. FS8205A — Двойной N-канальный полевой МОП-транзистор с общим стоком.Также низкое сопротивление стока к истоку. Затвор полевого МОП-транзистора управляется через микросхему DW01A.

Таким образом, DW01A обеспечивает контроль перезаряда, контроль над разрядкой, контроль перегрузки по току, управляя полевым МОП-транзистором по цепи.

Повышающий преобразователь Micro USB 3 В в 5 В:

Литиевая батарея

обеспечивает здесь только 3,7 В, но нам нужно 5 В для зарядки мобильного телефона, поэтому мы использовали здесь модуль повышающего преобразователя 3 В в 5 В . Этот модуль повышающего преобразователя имеет высокий КПД до 92% и встроенную защиту от перегрузки по току.Используемая внутри топология — неизолированный повышающий преобразователь, который работает с частотой переключения 1 МГц. Общая выходная мощность, которую может потреблять этот модуль, составляет 5 Вт. Выходное напряжение можно отрегулировать до 12 В, заменив резистор в модуле, но максимальный ток будет 400 мА. Но по умолчанию этот модуль доступен с номиналом 5В, 1А. В соответствии с этим рейтингом пульсации на выходе составляют 20 мВ пик-пик. Модуль также имеет универсальную розетку USB типа A. В качестве интерфейса можно использовать любой кабель питания USB.Рабочая температура модуля от -40 ° C до + 85 ° C. Он также имеет светодиодную индикацию, указывающую на наличие питания от батарейного источника питания. Красный светодиодный индикатор указывает на наличие питания на клеммах.

Ранее мы использовали тот же модуль в схеме зарядного устройства для мобильных телефонов на солнечных батареях.

Модули были соединены и прикреплены к пластиковой пластине с помощью горячего клея.

Зарядка цепи Power Bank:

Красный светодиодный индикатор указывает на зарядку аккумулятора в этой схеме блока питания ,

Синий светодиодный индикатор указывает на то, что зарядка завершена,

Зарядка мобильного телефона с помощью Power Bank:

1.Подключите кабель USB к micro B к выходу повышающего преобразователя.

2. Включите ползунковый переключатель.

3. Аккумулятор мобильного телефона начинает заряжаться от павербанка

Вот как вы можете легко сделать Power Bank Circuit для зарядки ваших смартфонов . Ниже вы можете найти видео, которое демонстрирует, как построить схему внешнего аккумулятора 18650 на основе литиевых элементов.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *