19)При каком условии приёмник, подключенный к реальному источнику энергии, потребляет максимальную мощность?

Ответ: Представим источник энергии с ЭДС E и внутренним сопротивлением Z_в=r_в+jx_в схемой замещения (рис. 3-22): . Выясним, каково должно быть сопротивление Z=r+jx приёмника, чтобы передаваемая ему активная мощность была максимальной. Мощность приёмника: Очевидно, при любом r мощность достигает наибольший величины при x=-x_в. В этом случае: P=rE²/(r+r_в)². Взяв от полученного выражения производную по r и приравняв её нулю, найдём что P имеет наибольшее значение при r=r_в. Таким образом, приёмник получает от источника наибольшую активную мощность, когда его комплексное сопротивление является сопряжённым с комплексным внутренним сопротивлением источника: При этом условии: P_макс=E²/4r_в. Коэффициент полезного действия: В электроэнергетических установках режим передачи максимальной мощности невыгоден вследствие значительных потерь энергии.

20)В каком случае режим работы цепи называют согласованным? в каких цепях этот режим выгоден, а в каких – нет? Объяснить, почему.

Ответ: Режим согласованной нагрузки – наблюдается при выполнении условия R=r, т.е. источник отдаёт наибольшую мощность потребителю. КПД режима=50%. Для мощных электротехнических устройств такое низкое значение КПД недопустимо. Но в электронных устройствах и схемах, где величина Pизмеряется в милливаттах, с низким КПД можно не считаться, поскольку в этом режиме обеспечивается максимальная передача мощности на нагрузку.

21)Привести выражение закона Ома для участка цепи с эдс. Объяснить, от чего зависит режим работы источника в подобной ветви.

Ответ: Замкнутая (полная) электрическая цепь состоит из источника тока и сопротивления. . Источник тока имеет ЭДС ( ) и сопротивление (r), которое называют внутренним. ЭДС (электродвижущая сила) - работа сторонних сил по перемещению положительного заряда по замкнутой цепи (физический смысл аналогичен напряжению, потенциалу). Полное сопротивление цепи - R+r. . I – сила тока в цепи; R – внешнее сопротивление цепи; r – внутреннее сопротивление источника; E – ЭДС источника тока. [I]=1А; [R]=1Ом; [r]=1Ом; [E]=1В. 1)Напряжение на зажимах источника, а соответственно и во внешней цепи: ,где величина   - падение напряжения внутри источника тока. 2) Если внешнее сопротивление замкнутой цепи равно нулю, то такой режим источника тока называется коротким замыканием. . 3) Для полной цепи закон Джоуля-Ленца: .

22)Привести две формулировки I закона Кирхгофа. Объяснить, при каком условии уравнения, составленные по I закону Кирхгофа, будут независимыми.

Ответ: Первое правило Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма токов в каждом узле любой цепи равна нулю. При этом втекающий в узел ток принято считать положительным, а вытекающий — отрицательным: Сумма втекающих токов равна сумме вытекающих. Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Это правило следует из фундаментального закона сохранения заряда. Правила Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных линеаризованных цепей при любом характере изменения во времени токов и напряжений.

Сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. i₂ + i₃ = i₁+ i_4.

С помощью законов Кирхгофа для любой электрической цепи можно составить независимую систему уравнений и определить любые неизвестные параметры, если число их не превышает число уравнений. Для выполнения условий независимости эти уравнения должны составляться по определенным правилам. Общее число уравнений N в системе равно числу ветвей N_в минус число ветвей, содержащих источники тока N_J , т.е. N=N_в-N_J . Наиболее простыми по выражениям являются уравнения по первому закону Кирхгофа, однако их число N₁ не может быть больше числа узлов N_у минус один. Недостающие уравнения составляются по второму закону Кирхгофа, т.е. N₁=N_у-1 ; N₂=N-N₁=N_в-N_J-N_1. формулируем алгоритм составления системы уравнений по законам Кирхгофа : 1)определить число узлов и ветвей цепи N_у и N_в; 2)определить число уравнений по первому и второму законам N₁ и N_2.; 3)для всех ветвей (кроме ветвей с источниками тока) произвольно задать направления протекания токов; 4)для всех узлов, кроме одного, выбранного произвольно, составить уравнения по первому закону Кирхгофа; 5)произвольно выбрать на схеме электрической цепи замкнутые контуры таким образом, чтобы они отличались друг от друга по крайней мере одной ветвью и чтобы все ветви, кроме ветвей с источниками тока, входили по крайней мере в один контур; 6)произвольно выбрать для каждого контура направление обхода и составить уравнения по второму закону Кирхгофа, включая в правую часть уравнения ЭДС действующие в контуре, а в левую падения напряжения на резисторах. Примечание: Знак ЭДС выбирают положительным, если направление ее действия совпадает с направлением обхода независимо от направления тока; а знак падения напряжения на резисторе принимают положительным, если направление тока в нем совпадает с направлением обхода.