Билет № 5

1. Расчет электрических цепей постоянного тока

Методы расчета электрических цепей основаны на применении законов Кирхгофа. Эти цепи содержат несколько источников ЭДС и имеют такие понятия, как ветвь, узел, контур.

Узел-это точка цепи, в которой сходится несколько ветвей (три и более).

Ветвь-это часть цепи, лежащая между двумя соседними узлами, причем на ней имеется как минимум один источник напряжения и (или) один потребитель.

Контур-это совокупность замкнутых простых цепей, которые можно обойти, перемещаясь по нескольким ветвям.

Первый закон Кирхгофа формируется следующим образом: сумма токов, направленных к точке разветвления, равна сумме токов, направленных от точки, т.е. алгебраическая сумма токов в точке разветвления равна нулю.

∑i=0, где ∑-знак суммы; i-ток.

В сложных электрических цепях имеется уже не один, а ряд замкнутых контуров, питаемых несколькими источниками. Направление ЭДС источников и направление токов в отдельных участках контура известны. В общем виде для любого замкнутого контура формула суммы уравнений равна:

∑E=? (ir), где Е-ЭДС

ir-падение напряжения в отдельных сопротивлениях.

Это уравнение выражает второй закон Кирхгофа: в замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна сумме падения напряжения в отдельных сопротивлениях.

Метод уравнения Кирхгофа основан на применении первого и второго законов Кирхгофа. Для расчета нужно составить столько уравнений, сколько неизвестных токов. Определяется число неизвестных токов, и произвольно выбираем их направление. Составляем уравнение по закону Кирхгофа и решаем их.

Метод контурных токов основан на использовании только второго закона Кирхгофа, что позволяет уменьшить число уравнений, которые необходимо решать совместно. Поэтому этот метод применяется для решения более сложных схем. Выбираются контуры. Для каждого из них произвольно выбирается направление контурного тока, а также токов в ветвях. Для каждого контура составляем уравнение по второму закону Кирхгофа. Выражаем токи в ветвях через контурные. Токи в ветвях, которые являются общими для двух контуров, определяются как алгебраическая сумма соответствующих контурных токов. Выражаем токи.

Метод эквивалентного генератора удобен для определения тока в одной сложной цепи. Рассматриваемая цепь делится на два участка, т.е. исследуемая ветвь выделяется, а остальную часть в цепи заменяем эквивалентным генератором. Далее вычисляем параметры эквивалентного генератора, для этого исключаем исследуемую ветвь и схему перечерчиваем без нее, т.е. получаем режим холостого хода.

Метод эквивалентного преобразования схемы

Метод эквивалентного преобразования схемы используют при расчете простых электрических цепей. В отдельных случаях имеется возможность применить его и для расчета сложных электрических цепей.

Суть метода эквивалентного преобразования схемы заключается в упрощении схемы, когда два (или несколько) однотипных элемента электрической цепи замещаются одним эквивалентным элементом того же типа. Под термином "эквивалентный элемент" подразумевается такой элемент, замещение на который не меняет значений токов и напряжений в остальной части электрической цепи.

Схематичный пример использования метода эквивалентного преобразования схемы для расчета сложной электрической цепи изображен ниже:

Полученная эквивалентная одноконтурная схема содержит только одну непреобрзованную ветвь: R2 и E2. Расчет тока в этой ветви не представляет сложностей, после чего становится очевидным расчет остальной части исходной схемы.

В методе узловых потенциалов за вспомогательные расчетные величины принимают потенциалы узлов схемы. При этом потенциалом одного из узлов задаются, обычно считая его равным нулю (заземляют). Этот узел называют опорным узлом. Затем для каждого узла схемы, кроме опорного узла, составляют систему уравнений методом узловых потенциалов. По найденным потенциалам узлов находят токи ветвей по обобщенному закону Ома (закону Ома для ветви с ЭДС).

Отметим, что метод узловых потенциалов без предварительного преобразования схемы не применим к схемам с взаимной индукцией.

Для схем, содержащих несколько ветвей только с идеальными источниками ЭДС (без пассивных элементов), не имеющих общего узла нужно применять особые способы составления системы уравнений метода узловых потенциалов.

Для схем, содержащих несколько ветвей только с идеальными источниками ЭДС (без пассивных элементов), имеющих общий узел, этот общий узел принимают за опорный узел (заземляют). Тогда потенциалы узлов, соединенных этими идеальными источниками ЭДС без пассивных элементов с опорным узлом, равны ЭДС этих идеальных источников (+E, если идеальный источник ЭДС направлен от опорного узла и –E в противном случае).

Метод двух узлов является частным случаем метода узловых потенциалов. Он применяется для определения токов в ветвях схемы с двумя узлами и произвольным числом параллельных активных и пассивных ветвей.

2. Электронные приборы- приборы для преобразования электромагнитной энергии одного вида в электромагнитную энергию другого вида, осуществляемого посредством взаимодействия электронов (движущихся в вакууме, газе или полупроводнике) с электромагнитными полями. К Э. п. относятся Электровакуумные приборы (кроме ламп накаливания) и Полупроводниковые приборы.

Электровакуумные приборы

(ЭВП) приборы для генерации, усиления и преобразования электромагнитной энергии, в которых рабочее пространство освобождено от воздуха и защищено от окружающей атмосферы жёсткой газонепроницаемой оболочкой. К ЭВП относятся лампы накаливания (См. Лампа накаливания), вакуумные Электронные приборы (в которых поток электронов проходит в вакууме), газоразрядные электронные приборы (в которых поток электронов проходит в газе).

Лампа накаливания

электрическая, источник света, в котором преобразование электрической энергии в световую происходит в результате накаливания электрическим током тугоплавкого проводника.

Простейшими вакуумными накальными индикаторами являются различные лампы накаливания. В последнее время стали выпускать вакуумные накальные индикаторные лампы (серии ИВ), которые широко применяются в различных устройствах отображения знаковой информации, вычислительных устройствах и измерительных приборах.

Конструктивно такие индикаторы представляют собой вакуумный прибор с несколькими нитями накаливания из вольфрамового сплава, имеющими общий и индивидуальные выводы. Изображение в индикаторах образуется с помощью отрезков спиралей накаливания в виде прямых линий. В зависимости от конструкции индикатора свечение можно наблюдать с торца или боковой поверхности баллона лампы. Цвет свечения всех накальных вакуумных индикаторов — соломенно-желтый. Однако с помощью внешних светофильтров практически можно создать любой цвет свечения индикаторов.

Электроннолучевые приборы

(ЭЛП) класс электровакуумных электронных приборов (См. Электронные приборы), предназначенных для различного рода преобразований информации, представленной в форме электрических или световых сигналов; отличительная особенность таких приборов — использование потока электронов, сконцентрированных (сфокусированных) в узкий пучок (электронный луч), управляемый как по интенсивности, так и по положению в пространстве.