1 Линейные электрические цепи постоянного тока. Источники э.Д.С. И тока. Закон Ома

В одноконтурной электрической цепи постоянного тока ЭДС Е, направленная внутри источника электрической энергии от отрицательного полюса к положительному, возбуждает ток I того же направления, который определяют по закону Ома для всей цепи:

I = E / (R + Rвт),

где R — сопротивление внешней цепи, со стоящей из приемника и соединительных проводов, Rвт — сопротивление внутренней цепи, в которую входит источник электрической энергии.

Если сопротивления всех элементов электрической цепи не зависят от значения и направления тока и ЭДС, то их, а также саму цепь, называют линейными.

В одноконтурной линейной электрической цепи постоянного тока с одним источником электрической энергии ток прямо пропорционален ЭДС и обратно пропорционален общему сопротивлению цепи.

Рис. 1. Схема одноконтурной электрической цепи постоянного тока

Из приведенной выше формулы следует, что E - RвтI = RI, откуда I = (E - PвтI) / R или I = U / R, где U = E — RвтI является напряжением источника электрической энергии, которое направлено от положительного полюса к отрицательному.

При неизменной ЭДС напряжение зависит только от тока, определяющего падение напряжения RвтI внутри источника электрической энергии, если сопротивление внутренней цепи Rвт = const.

Выражение I = U / R является законом Ома для участка цепи, к зажимам которого приложено напряжение U, совпадающее по направлению с током I этого же участка.

Зависимость напряжения от тока U(I) при Е = const и Rвт = const называют внешней, или вольт-амперной характеристикой линейного источника электрической энергии

Источник тока – это такой идеальный источник, который вырабатывает неизменную по величине силу электрического тока ( ) независимо от нагрузки.

Реальный источник тока – это такой источник, у которого внутреннее сопротивление не равно бесконечности ( ).

Докажем, что любому источнику с электродвижущей силой E и внутренним сопротивлением R_E (рис. 1.5, а) может быть найден источник тока J с тем же внутренним сопротивлением R_E (рис. 1.5, б).

Если U и I в цепях (рис. 1.5) равны, то обведенные контуром части схем эквивалентны.

Пусть сопротивления R_В в цепях (рис. 1.5) одинаковы. В цепи (рис. 1.5, а) ток можно определить по закону Ома:

.

(1.1)

В цепи (рис. 1.5, б) ток равен: . С другой стороны: , тогда

.

(1.2)

Сравнивая формулы (1.1) и (1.2), можно убедиться, что . Это и есть условие эквивалентности источников.

Значит, доказано, что реальному источнику Е, R_в всегда можно найти реальный источник тока J, R_в. Но идеальному источнику Е нельзя найти эквивалентный идеальный источник J, так как внутренние сопротивления у них не могут быть одинаковыми (R_Е = 0, а R_J = )