Розрахунок струму нерозгалуженого кола

Нерозгалуженим електричним колом, називають коло, в якому немає жодної точки до, якої підходить більше ніж два провідника. Якщо нерозгалужене коло містить тільки одне джерело енергії , то струм в такому колі протікає від вищого потенціалу джерела до меншого. В загальному випадку нерозгалужене коло може містити mджерел енергії та nрезисторів.

З‘єднання при якому через усі елементи кола тече однаковий струм називають послідовним

Якщо в колі тільки одне джерело енергії , то при любій кількості резисторів, струм тече від «+» джерела до «–».

Розглянемо схему більш детально . Внутрішнй опір джерела фізично знаходиться всередині джерела, але так як струм в колі протікає однаковий, то місце знаходження опору немає значення. Опір з‘єднувальних дротів приймаємо рівними нулю , тоді миттєві значення струму в даному колі визначають за законом Ома для повного електричного кола

На практиці у переважній більшості у колі може бути декілька джерел енергії, тоді струм такого кола визначають , користуючись другим законом Кірхгофа:

Сформулювати закон можна наступним чином: у будь якому простому замкненому контурі, довільно обраному у розгалуженому колі, алгебраїчна сума добутків струму кола на опори контура дорівнює алгебраїчній сумі е.р.с., що діють у цьому контурі.

Розгалуженими називають електричні кола, які містять вузли, тобто точки до яких підходить не менше трьох провідників. Оскільки енергія у вузлах накопичуватись не може , тому сума струмів в любий момент, що притікають до вузла рівна сумі струмів, що з вузла витікають.

Це правило називають першим законом Кірхгофа.

Розгалужені кола містять паралельні ділянки, на елементах яких напруга залишається незмінною. В колі з кількома паралельно з‘єднаними елементами краще користуватись параметром провідності

При користуванні правилами Кірхгофа струмам приписують певні напрями. Цей вибір є довільним. Обхід для всіх замкнених контурів обирають також довільно. Тому струми вважають додатніми, якщо їх напрям співпадає з напрямом обходу контура, а від‘ємними при зворотньому співвідношенні. Електрорушійні сили вважають додатніми, якщо їх власний струм співпадає з напрямом обходу контура. У протилежному разі такі е.р.с. вважають від‘ємними. Якщо при розв‘язуванні системи рівнянь сили струмів виявляються додатніми, то це означає , що їх напрям співпав з умовно обраним. У противному разі реальний напрям струму є протилежним до обраного.

В електричних кола, які називають розгалуженими або складними джерелами енергії можуть виступати джерела напруги або струму.

Розглянемо можливі режими роботи джерел:

В реальних джерелах енергії внутрішній опір Ri має кінцеве значення, яке відрізняється від 0 та від . В цьому випадку, якщо зовнішній опір кола R_H набагато більший R_i, то джерело розглядають, як джерело напруги.

А при зовнішніх опорах R_н значно менших R_i - джерелом струму.

На практиці, якщо виконується умова , реальне джерело приймають за джерело напруги. При умові 0<R_H<0,lR_i - за джерело струму.

Джерело напруги працює в режимах ненавантаження, короткого замикання, та узгодженого навантаження.

В режимі ненавантаження коло джерела напруги не містить навантаження .

При цьому струм в колі дорівнює 0, опір навантаження дорівнює

Напруга на затискачах джерела U=E; коефіцієнт корисної дії рівний 1; корисна потужність 0.

В режимі короткого замикання опір кола рівний нулю, струм в колі досягає свого максимального значення для даного джерела. Напруга на затискачах джерела U=0, коефіцієнт корисної дії та корисна потужність кола рівні нулю Таким чином, при зміні опору навантаження від 0 до , струм змінюється від І_КЗ до 0, а корисна потужність по параболі від нуля до нуля. Максимальна корисна потужність буде при струмі узгодженого навантаження , що досягається узгодженням опорів навантаження R_H та опору джерела R_i. Режим при якому в колі виділяється максимальна корисна потужність називається режимом узгодженого навантаження. Узгоджене включення досягається за наступних умов Коефіцієнт корисної дії для режиму узгодження рівний 50%. Графік залежності потужностей від І зображені на рисунку

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Топологічний граф електричного кола	\|	Методи розрахунку електричних кіл

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.017 сек.