На головну

Електричні кола постійного струму. Закони Ома і Кірхгофа для електричних ланцюгів постійного струму.

  1. I. Закони взаємодії і руху тіл. (26 годин)
  2. I. Опис схеми силових ланцюгів
  3. II. Електричні явища. (27 годин)
  4. III. Закони теплового випромінювання.
  5. V1: Аналіз лінійних електричних ланцюгів в режимі постійних напруг і струмів
  6. V1: Аналіз лінійних електричних ланцюгів синусоїдального струму


 Електричним колом називають сукупність пристроїв і об'єктів, що утворюють шлях для електричного струму, електромагнітні процеси в яких можуть бути описані за допомогою понять про ЕРС, струмі і напрузі.

Елемент електричного кола, параметри якого (опір та ін.) Не залежать від струму в ньому, називають лінійним, в іншому випадку - нелінійним.

Лінійна електричний ланцюг - ланцюг, все елементи якої є лінійними.

Нелінійна електричний ланцюг - ланцюг, що містить хоча б один нелінійний елемент.

Електрична схема - графічне зображення електричного кола, що містить умовні позначення її елементів і способи їх з'єднання. Електрична схема найпростішого електричного кола з джерелом ЕРС, що володіє внутрішнім опором R0, і приймачем електричної енергії з опором Rн, представлена ??на рис. 1.1.

Мал. 3.1.

Гілка електричного кола (схеми) - ділянка ланцюга з одним і тим же струмом. Гілка може складатися з одного або декількох послідовно з'єднаних елементів. Кількість гілок в електричній схемі прийнято позначати буквою «p».

Вузол - місце з'єднання трьох і більше гілок. Гілки, приєднані до однієї пари вузлів, називають паралельними. Число вузлів прийнято позначати буквою «q».

Контур - будь-який замкнутий шлях, що проходить по декількох гілках.

Незалежний контур - контур, до складу якого входить хоча б одна гілка, яка не належить іншим контурам. Число незалежних контурів в електричній схемі n = p - (q - 1).

В електричній схемі, представленої на рис. 1.2, три вузла (q = 3), п'ять гілок (p = 5), шість контурів і три незалежних контури (n = 3). Між вузлами 1 і 3 є дві паралельні гілки з джерелами ЕРС Е1 і Е2, між вузлами 2 і 3 також є дві паралельні гілки з резисторами R1 і R2.

Умовні позитивні напрямки ЕРС джерел, струмів в гілках і напруг між вузлами або на затискачах елементів ланцюга необхідно задати для правильного запису рівнянь, що описують процеси в електричному ланцюзі або її елементах. На електричних схемах їх вказують стрілками (див. Рис. 3.2):

а) для ЕРС джерел - довільно, при цьому полюс (зажим), до якого спрямована стрілка, має більш високий потенціал по відношенню до іншого полюсу (затискача);

б) для струмів в гілках, що містять джерела ЕРС - збігаються з напрямом ЕРС, у всіх інших гілках - довільно;

в) для напруг - збігаються з напрямом струму в гілці або елементі ланцюга.

Мал. 3.2

Джерело напруги на електричній схемі можна замінити джерелом напруги, при цьому умовне позитивне напрямок напруги джерела задається протилежним напрямку ЕРС (див. Рис. 3.2, напруги U1 і U2)

Закон Ома для ділянки кола:

I = U / R або U = RI. (3.1)

Для гілки 1 - 2 (див. Рис. 3.2): U3 = R3I3 - називають напругою або падінням напруги на резисторі R3, I3 = U3 / R3 - струм в резисторі.

Перший закон Кірхгофа: сума струмів у вузлі дорівнює нулю

 (3.2)

де т - число гілок, підключених до вузла.

При записи рівнянь за першим законом Кірхгофа струми, спрямовані до вузла, беруть з одним знаком, як правило зі знаком «плюс», а струми, спрямовані від вузла, - з протилежним знаком. Наприклад, для вузла 1 (див. Рис. 3.2) I1 + I2 - I3 = 0.

Другий закон Кірхгофа. Формулювання 1: сума ЕРС в будь-якому контурі електричного кола дорівнює сумі падінь напруг на всіх елементах цього контуру

 (3.3а)

де n - число джерел ЕРС в контурі, m - число елементів з опором Rk в контурі, Uk = RkIk - напруга або падіння напруги на k-м елементі контуру.

Формулювання 2: сума напруг на всіх елементах контуру, включаючи джерела ЕРС, дорівнює нулю, т. Е.

 (3.3б)

При записи рівнянь за другим законом Кірхгофа необхідно:

задати умовні позитивні напрямки ЕРС, струмів і напруг;

вибрати напрямок обходу контура, для якого записується рівняння;

записати рівняння, користуючись однією з формулювань, причому складові, що входять в рівняння, беруть зі знаком «плюс», якщо їх умовні позитивні напрямки збігаються з напрямом обходу контуру, і зі знаком «мінус», якщо вони протилежні.

Наприклад, для контуру II (див. Рис. 3.2) при зазначеному напрямку обходу рівняння мають вигляд

E2 = R02I2 + R3I3 + R4I4 (формулювання 1)

-U2 + U02 + U3 + U4 = 0. (формулювання 2)

Другим законом Кірхгофа можна користуватися і для визначення напруги між двома довільними точками схеми. Для цього в рівняння (3.3) необхідно ввести напруга між цими точками, яке як би доповнює незамкнений контур до замкнутого. Наприклад, для визначення напруги Uab (див. Рис. 3.2) можна написати рівняння U0l - U02 - Uab = 0, звідки Uab = E1 - E2 = U1 - U2.

Закон Джоуля-Ленца: кількість теплоти, що виділяється в елементі електричного кола, що володіє опором R, за час t дорівнює:

Q = PI2t = GU2t = UIt = Pt, (3.4)

де G = 1 / R - електрична провідність, Р = UI - електрична потужність.

 



Електричне поле і його характеристики. Конденсатори і типи їх сполуки. | Розрахунок лінійних електричних ланцюгів з використанням

Науково-технічний прогрес в електроенергетиці. | Метод контурних струмів (МКТ) | Метод вузлових потенціалів (МУП) | Режими роботи електричних ланцюгів постійного струму. | | | Електромагнетизм. Методи вимірювань. Похибки вимірювань. | Статична і динамічна похибки. | Систематична і випадкова похибки. | Абсолютна, відносна та приведена похибки. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати