- •1.Схемы замещения электрических цепей
- •2.Закон ома
- •3.Законы кирхгофа
- •Второй закон Кирхгофа
- •И методы их расчета Последовательное соединение - это совокупность связанных элементов электрической цепи, не имеющая узлов.
- •Преобразование звезды сопротивлений в эквивалентный треугольник
- •6. Метод непосредственного применения законов кирхгофа
- •7. Метод контурных токов
- •8. Метод узловых напряжений
- •9. Метод двух узлов Для сложных электрических цепей с двумя узлами система уравнений (1.24) вырождается в одно уравнение, из которого можно напрямую определить величину узлового напряжения:
- •10. Метод наложения.
- •11.Метод эквивалентного генератора.
- •12.Особенности расчета цепей с источниками тока.
- •13.Действующие и средние значения синусоидально изменяющихся токов, напряжения и эдс.
- •14.Представление синусоидальных величин векторами и комплексными числами.
- •15.Активное сопротивление в цепи синусоидального тока.
- •16.Индуктивность в цепи синусоидального тока.
- •17.Емкость в цепи синусоидального тока.
- •18.Анализ цепи с последовательным соединением r, l, c – элементов.
- •19. Параллельное соединение r, l, c
- •20. Последовательное соединение элементов
- •21. Активная, реактивная и полная мощности цепи
- •22. Резонанс напряжений.
- •23. Резонанс токов
- •24. Взаимная индуктивность
- •25. Цепи, связанные взаимной индукцией
- •26. Периодические несинусоидальные токи и напряжения. Общие сведения.
- •28. Представление периодических несинусоидальных величин.
- •27. Представление периодических несинусоидальных величин
- •28. Общий подход к анализу цепей с периодическими величинами.
- •29. Нелинейные цепи. Общие сведения
- •30. Расчет нелинейных цепей постоянного тока с последовательным соединением элементов.
- •31. Расчет нелинейных цепей постоянного тока с параллельным соединением элементов.
- •32. Расчет нелинейных цепей постоянного тока при смешанном соединении элементов.
- •33. Симметрия периодических функций.
- •34. Расчет электрических цепей с несинусоидальными функциями.
- •1)Гармонический анализ.
- •2)Аналитический расчет.
- •3.Синтез решения.
- •35. Основные коэффициенты характеризующие несинусоидальные цепи
3.Законы кирхгофа
Первый закон Кирхгофа
Данный закон применим к любому узлу электрической цепи.
Первый закон Кирхгофа - алгебраическая сумма всех токов, сходящихся в узле равна нулю. Токи, наравленные к узлу, условно принимаются положительными, а направленные от него - отрицательными (или наоборот). На рисунке ниже изображен пример применения первого закона Кирхгофа для узла, в котором сходится 5 ветвей.Более понятна для понимания другая формулировка первого закона Кирхгофа: сумма токов, направленных к узлу электрической цепи равна сумме токов, направленных от него.
Второй закон Кирхгофа
Данный закон применим к любому замкнутому контуру электрической цепи.
Второй закон Кирхгофа - в любом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений в отдельных сопротивлениях. Для применения данного закона на практике, сначала необходимо выбрать замкнутый контур электрической цепи. Далее в нем произвольно выбирают направление обхода (по часовой стрелке, или наоборот). При записи левой части равенства ЭДС, направления которых совпадают с выбранным направлением обхода, принимаются положительными, в обратном случае - отрицательными. При записи правой части равенства положительными считают падения напряжения в тех сопротивлениях, в которых выбранное положительное направление тока совпадает с направлением обхода. В противном случае, падению напряжения следует присвоить знак "минус".
На рисунке ниже наглядно представлены примеры составления равенств для нескольких контуров электрической цепи.
4-5. ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
И методы их расчета Последовательное соединение - это совокупность связанных элементов электрической цепи, не имеющая узлов.
В последовательное соединение в общем случае может входить любое количество резисторов и источников ЭДС (рис. 1), но не может входить более одного источника тока, т.к. это противоречило бы свойству каждого из источников создавать в цепи ток не зависящий от внешних элементов.
Падение напряжения между точками a и b рис. 1 можно представить разностью потенциалов этих точек Uab = j a - j b . Формально в эту разность можно включить произвольное число значений потенциалов (например, потенциалов точек соединения элементов) с противоположными знаками, а затем попарно объединить их -
Uab = j a - j b = j a -j с +j с -j d +j d -...-j i +j i -j k +j k-... -j q +j q - j b = = (j a -j с)+(j с-j d)+(j d -...-j i)+(j i -j k)+(j k-... -j q)+(j q - j b) = = Uac+ Ucd+ Ude+...+ Uik+ Ukl+ Ulm+...+ Uqb = = Ir1+ Ir2+ Ir3+...+ Irm+E1+ E2+...-En = = I(r1+ r2+ r3+...+ rm)+( E1+ E2+...-En) = IR + E |
(1) |
Таким образом, любое последовательное соединение можно преобразовать к последовательному соединению одного эквивалентного резистора и одного источника ЭДС. Причем, сопротивление эквивалентного резистора равно сумме всех сопротивлений входящих в соединение, а ЭДС эквивалентного источника равна алгебраической сумме ЭДС источников входящих в соединение.
Параллельное соединение элементов - это совокупность элементов электрической цепи, объединенных двумя узлами и не имеющих связей с другими узлами.
В параллельное соединение элементов в общем случае могут входить резисторы и источники тока (рис. 2), но не может входить более одного источника ЭДС, т.к. это противоречило бы их свойству создавать на выходе разность потенциалов не зависящую от внешней цепи.
I = Ug1+Ug2+...+Ugn -J1+J2+...+Jm=
=U(g1+g2+...+gn) -(J1+J2+...+Jm)=UG+J
Преобразование треугольника сопротивлений в эквивалентную звездуВстречаются схемы, в которых отсутствуют сопротивления, включенные последовательно или параллельно, например, мостовая схема, изображенная на рис. 2.4. Определить эквивалентное сопротивление этой схемы относительно ветви с источником ЭДС описанными выше методами нельзя. Если треугольник сопротивлений R1-R2-R3, включенных между узлами 1-2-3 заменить трехлучевой звездой сопротивлений, лучи которой расходятся из точки 0 в те же узлы 1-2-3, эквивалентное сопротивление полученной схемы легко определяется.
Рис. 2.4 Сопротивление луча эквивалентной звезды сопротивлений равно произведению сопротивлений прилегающих сторон треугольника, деленному на сумму сопротивлений всех сторон треугольника. В соответствии с указанным правилом, сопротивления лучей звезды определяются по формулам:
Эквивалентное соединение полученной схемы определяется по формуле
Сопротивления R0 и Rλ1 включены последовательно, а ветви с сопротивлениями Rλ1 + R4 и Rλ3 + R5 соединены параллельно.
Преобразование звезды сопротивлений в эквивалентный треугольник
Иногда для упрощения схемы полезно преобразовать звезду сопротивлений в эквивалентный треугольник. Рассмотрим схему на рис. 2.5. Заменим звезду сопротивлений R1-R2-R3 эквивалентным треугольником сопротивлений RΔ1-RΔ2-RΔ3, включенных между узлами 1-2-3.