5.Расчет цепей методом контурных токов.
– независимым контуром называется контур, который отличается от других контуров хотя бы одной ветвью, не входящей в другие контура. в противном случае такой контур называется зависимым
– собственный элемент контура – элемент, относящийся только к одному контуру;
– общий элемент контура – элемент, относящийся к двум и более контурам цепи.
Обозначаем, как и раньше, через К число узлов, а через n число ветвей цепи. Тогда число независимых контуров цепи определяется по уже известной формуле [n – (К–1)].
Метод основывается на предположении, что в каждом независимом контуре течёт собственный контурный ток (рис. 1.17), и вначале находят контурные токи в независимых контурах. Токи в ветвях цепи определяют через контурные токи. При этом исходят из того, что в собственных элементах контура токи совпадают с контурным током данного контура, а в общих элементах ток равен алгебраической сумме контурных токов тех контуров, к которым принадлежит данный элемент.
Последовательность расчёта:
1. Определяется число ветвей (n) и число узлов (К) цепи. Находится число независимых контуров [n – (К–1)].
2. Выбирается [n – (К–1)] не зависимых контура.
3. Выбирается условно–положительное направление контурных токов в каждом из независимых контуров (обычно показывается стрелкой).
4. Для каждого из независимых контуров составляется уравнение по второму закону Кирхгофа. При этом падение напряжения на собственных элементах определяется как произведение контурного тока на величину сопротивления, а на общих элементах – как произведение алгебраической суммы всех контурных токов, протекающих через данный элемент, на величину его сопротивления. Обход контура производится, как правило, в направлении собственного контурного тока.
5. Решается система из [n – (К–1)] уравнений и находятся контурные токи.
6. Токи в ветвях схемы находятся следующим образом:
– в собственных элементах контура ток равен контурному току;
– в общих элементах контура ток равен алгебраической сумме токов, протекающих через данный элемент.
Рассмотрим в общем виде применение этого метода для расчёта схемы, приведенной на рис. 1.17.
В этой схеме три ветви и два узла, следовательно, в ней только два независимых контура. Выбираем эти контура и показываем в них направления (произвольно) контурных токов Iк1 и Iк2. Составляем два уравнения по второму закону Кирхгофа:
.
Решив эту систему уравнений, находим контурные токи Iк1 и Iк2. Затем определяем токи в ветвях:
I1 = Iк1 , I3 = Iк2 , I2 = Iк1 – Iк2 .
6.Закон Ома для участка цепи с источником эдс.
Закон (правило) Ома для участка цепи, содержащего источник ЭДС, позволяет найти ток этого участка по известной разности потенциалов (φа - φс)на концах участка цепи и имеющейся на этом участке ЭДС E.
Так, по рис. 2.6, а
I = (φa - φc + E) / R = (Uac + E) / R;
по уравнению Uac = φa - φc = IR + E для схемы рис. 2.6, б
I = (φa - φc - E) / R = (Uac - E) / R.
В общем случае
(2.3а)
Уравнение (2.3а) математически выражает закон Ома для участка цепи, содержащего источник ЭДС; знак плюс перед Е соответствует рис. 2.6, а, знак минус - рис. 2.6, б. В частном случае при Е = 0 уравнение (2.3а) переходит в уравнение (2.3).