Побудова потенціальної діаграми

Потенціальною діаграмою називають графік розподілення значень потенціалу у вздовж будь-якої ділянки електричного кола або замкненого контуру. Спочатку необхідно обчислити значення потенціалів усіх точок заданого контуру. Потенціал однієї (будь-якої) точки контуру приймається рівним нулеві. Розрахунок потенціалів виконують по напрямку обходу контуру, який вибирається довільно.

При розрахунку потенціалів точок контуру слід мати на увазі наступне:

1. На ділянці з опором при переході від однієї точки до наступної потенціал

змінюється на величину спаду напруги на опорі цієї ділянки .

Потенціал збільшується, якщо обхід виконується проти напрямку струму i

зменшується, якщо обхід виконується за напрямком струму.

2. На ділянці з ЕРС потенціал змінюється на величину ЕРС . Потенціал збільшується у тому випадку, коли перехід від однієї точки до іншої здійснюється за напрямком ЕРС (від “–” до “+”) і зменшується, коли перехід здійснюється проти напрямку ЕРС.

Для побудови потенціальної діаграми необхідно відкласти по осі абсцис у вибраному масштабі опори всіх резисторів контуру у напрямку обходу, починаючи з точки, потенціал якої дорівнює нулеві. По осі ординат відкладають значення потенціалів. Ламана лінія, яка з’єднує потенціали відповідних точок, зображує потенціальну діаграму.

ПРИКЛАД 5. Для схеми (рис. 8) побудувати потенціальну діаграму для контуру з ЕРС та , користуючись вихідними даними i результатами розрахунку прикладу 4.

РОЗВ’ЯЗУВАННЯ. Для визначення потенціалів у точках кола довільно вибираємо напрямок обходу контуру. Нехай напрямок обходу збігається з напрямом руху годинникової стрілки. Визначимо потенціали всіх точок. Точка а заземлена, тому її потенціал . При переході з точки а в точку 1 через резистор проти напрямку струму потенціал підвищується на величину спаду напруги ;

B.

При переході з точки 1 у точку b (за напрямком струму) маємо зниження потенціалу на величину :

B.

При переході з точки b до точки 3 через джерело ЕРС від його негативного затискача до позитивного маємо підвищення потенціалу на величину ЕРС і зниження його на :

B.

При переході з точки 3 до точки 4 через резистор маємо підвищення потенціалу на величину :

B.

При переході з точки 4 до точки a через джерело ЕРС від його позитивного затискача до негативного маємо зниження потенціалу на величину та підвищення його на :

B.

Розв’язок вірний.

За результатами розрахунку будуємо потенціальну діаграму. На горизонтальній осі відкладаємо опір за порядком обходу контуру кола. На вертикальній осі в масштабі відкладаємо значення отриманих розрахунком потенціалів точок кола. Початковою точкою потенціальної діаграми буде потенціал заземленої точки a .

На потенціальний діаграмі (рис. 9) графічно відображено розподіл потенціалів у електричному колі. По цій діаграмі за масштабом можна знайти напругу між якими завгодно точками електричного кола .

Рис. 9