4. Законы Кирхгофа. Расчет цепей постоянного тока путем непосредственного применения законов Кирхгофа. Потенциальная диаграмма.

Законы К. – основные законы ЭЦ. 1. Iк=0 – Алгебраическая сумма токов в любом узле ЭЦ = 0. Сумма токов, направленных к узлу = сумме токов, направленных от узла. Т.е. в узлах ЭЦ пост. тока заряды не могут накапливаться, т.к. в противном случае изменились бы потенциалы этих узлов и токи в ветвях.

Токи, втекающие в узел берутся с "+", вытекающие с "-"(I₁+I₂-I₃-I₄+I₅=0). Если в схеме имеются n-узлов, тот для нее можно составить (n-1) независ. ур-й по 1 з-ну Кирх.

2. U_к=E_к - Алгебраическая сумма напряжений на всех резисторных элементах = алгебраич. сумме ЭДС.. Токи и ЭДС входят в ур-е с "+", если их напр-я совп. с напр-ем обхода контура и с "-", если не совпадают. (I₁R₁-I₂R₂-I₃R₃+I₄R₄=E₁-E₂) :. При обходе контура и возвращ в исход точку потенц последней не может измен-ся, т.к иначе не соблюд-ся бы з-н сохр эн-гии.

М етод непосредственного применения ЗК.

1)Опр. число ветвей, мы определим число неизвесных токов и число узлов, которые обозначим буквами или цифрами.

2) Произвольно выбираем положительное напр. тока.

3) Опр. сколько ур-ий необходимо составить по 1з.К.и сколько по 2з.К. Общее число ур. должно быть равно числу неизвестных токов, т.е. числу ветвей b. По 1з.К.составляем у-1 уравнений, где у-число узлов. По 2з.К записввается b-(y-1) уравнений.

4) Сост ур-е по 2з.К. , причем их составляют для контуров таким образом, чтобы в каждом следующем контуре была хотя бы 1 ветвь не вошедшая в др. контура., в этом сл. контур наз – независимым.

После этого задают направление обхода контура и сост. сами ур-я. После чего решают систему ур-ий и пол. иск вел.

5. Энергия и мощность в Эл.Цепях пост тока, Мощность потерь и кпд. Баланс мощностей.

Работа, совершаемая источ эл эн за время t, т.е работа сторонних сил в источн по раздел-ю зарядов, =: W_и=EQ=EIt. На пассив участ цепи при напряж и токе расход-ся эн: W_п=UQ=UIt=RI²t.

Мощность Р характеризует интенсивность преобразования энергии из одного вида в другой в единицу времени. Для цепи постоянного тока мощность источника

Р_и=W_и/t=Et, а приемникаP_п=W_п/t=UI=RI² (1 кВт-ч = 3,6-106 Дж).

Баланс мощностей.

Правильность расчета токов в ветвях ЭЦ может быть проверена с помощью ур-я баланса мощностей источников и приемников ээ, в кот. правая часть характеризует мощность пассивных приемников, а левая – активных элементов цепи. На основании закона сохр. энергии суммарная мощность источников энергии в цепи = суммарной мощности потребляемой приемниками энергии EI=I²R; P_ист=EI–мощ-ть выдел. источ энергии. Р_пр=I²R - мощ-ть приемника энергии; Р_пр=I²R=UI=IRI=I²R; В реальной ЭЦ источ. и приемн. ээ имеют сопротив R_н . Между источником и приемни­ком ээ м. б. вкл. и др элементы, в которых происходят необратимые преобразования ээ..м.б включено сопротив проводов линии R_л. Тогда R_втI+ R_лI+ R_нI=E. Умножив все члены ур. на I, получим баланс мощ-ей: R_втI²+ R_лI²+ R_нI²=EI, где R_втI² ,R_лI² – мощ-ть потерь, R_втI²- полезн мощ-ть

Мощ-ть созданная источником энергииии может входить в левую часть уравнения энергетического баланса ЭЦ: с "+", если источник раб-ет в режиме источника энергии, с "–", если он работает в качествеве потребителя (приемника).

КПД э.ц. — это отношение мощности приемника (полезной) к суммарной мощности всех потребителей:=Pп/Р=I²R_н/ I²R_вн+I²R_л+ I²R_наг