1.2.4 Способы соединения сопротивлений и расчёт эквивалентного сопротивления электрической цепи.
Приёмники в электрической цепи можно соединить одним из трёх способов: последовательно, параллельно и смешанно.
Последовательное соединение приёмников.
При последовательном соединении условный конец первого сопротивления соединяется с условным началом второго, конец второго с началом третьего и т.д..
При последовательном соединении приёмников с сопротивлениями R1, R2 и R3 в цепи протекает один и тот - же ток.
По закону Ома, напряжения на отдельных сопротивлениях:
U1=IR1 ; U2=IR2; U3=IR3
Таким образом, падения напряжения на последовательно соединённых сопротивлениях пропорциональны величинам этих сопротивлений.
При R1>R2> R3 U1>U2> U3
При последовательном соединении приёмников сумма напряжений на отдельных приёмниках равна напряжению на зажимах цепи:
U=U1+U2+U3
Ряд последовательно соединённых приёмников можно заменить эквивалентным (общим) сопротивлением, которое.
Rэ=R1+R2+R3
Параллельное соединение приёмников.
При параллельном соединении все приёмники соединяются одноименными концами и присоединяются к одним и тем-же узлам следовательно находятся под одним и тем же напряжением U.
Токи в приёмниках обратно пропорциональны их сопротивлениям.
I1=
; I2=
; I3=
Ряд параллельно соединённых приёмников можно заменить эквивалентным сопротивлением Rэ.
В случае определения эквивалентного сопротивления для двух параллельно включённых приёмников выражение имеет вид:
Rэ12=
При
равном значении сопротивлений приёмников
эквивалентное сопротивление определяется
как
Rэ12=
Во всех случаях при параллельном соединении приёмников эквивалентное сопротивление меньше самого малого из параллельно включённых.
Смешанное соединение приёмников.
Смешанное соединение приёмников представляет собой сочетание рассмотренных ранее последовательного и параллельного соединений.
Для расчёта эквивалентного сопротивления при смешанном соединении цепь постепенно упрощают, приводя к одному сопротивлению.
1.2.5 Первый и второй законы Кирхгофа
Первый закон Кирхгофа.
Или
Сумма токов втекающих в узел равна сумме токов вытекающих из узла
Точки цепи, к которым сходится несколько проводов, называют узлами. Участки цепи, соединяющие между собой узлы, называют ветвями.
Второй закон Кирхгофа.
В замкнутом контуре алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжения на приёмниках этого контура.
Совокупность ветвей которые образуют замкнутую цепь называют контуром.
1.2.6 Источник эдс и источник тока в электрических цепях.
Рассмотрим процессы в цепи состоящей из источника электрической энергии, подключённого к нагрузке с сопротивлением Rн.
Электрические свойства источника электрической энергии (генератора) характеризуются его внутренним сопротивлением и вольт – амперной характеристикой.
Под внутренним сопротивлением источника (генератора) понимают сопротивление электрическому току всех элементов внутри источника (генератора).
Вольт – амперная характеристика или внешняя характеристика – зависимость напряжения между выводами Uab=U от тока источника I:
Uab=E-IRвн
Для рассматриваемой электрической цепи по второму закону Кирхгофа:
Уменьшение напряжения источника при увеличении тока объясняется увеличением падения напряжения на внутреннем сопротивлении Rвн.
Участок внешней характеристики при отрицательных значениях тока соответствует зарядке аккумулятора.
При
неизменных ЭДС и
ток в цепи зависит от сопротивления
приёмника Rн.
Источник
электрической энергии в котором Rвн
0,
а напряжение на его зажимах не зависит
от протекающего через него тока называют
источником ЭДС.
На практике чаще всего применяются источники ЭДС, однако иногда оказывается целесообразным заменить источник ЭДС эквивалентным источником тока (сварочный трансформатор), параметрами которого являются неизменные по значению ток короткого замыкания Iк и внутреннее сопротивление источника .
При
выполнении условия
и U=0
ток I
равен
току короткого замыкания Iк:
Источник
электрической энергии в котором Rвн
,
а ток протекающий через него не зависит
от напряжения на его зажимах называют
источником тока.
(Вт)