Министерство образования и науки Российской Федерации

Калужский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана»

З. Г. Широкова, М.А. Петровичев

Расчет электрических цепей постоянного тока

Методические указания

по выполнению домашнего задания

по курсу «Электротехника и электроника»

Калуга, 2015

УДК 621.3

ББК 31.2

Ш64

Методические указания издаются в соответствии с учебным планом направления подготовки бакалавров 27.03.05/222000.62 «Инноватика».

Методические указания рассмотрены и одобрены:

Методической комиссией Калужского филиала МГТУ

им. Н. Э. Баумана, протокол № ___ от _______ 2015 г.

Председатель методической комиссии Калужского филиала МГТУ

им. Н. Э. Баумана __________ О. Л. Перерва

Методической комиссией факультета ЭИУК,

протокол № ___ от _______ 2015 г.

Председатель методической комиссии факультета ЭИУК

__________ М. Ю. Адкин

кафедрой ЭИУ7-КФ «Электротехника», протокол № 7 от 04.03.2015 г.

Зав. кафедрой ЭИУ7-КФ __________ Д. В. Мельников

Авторы:

канд. техн. наук, доцент кафедры ЭИУ7-КФ __________ З. Г. Широкова;

ст. преподаватель кафедры ЭИУ7-КФ __________ М. А. Петровичев

Рецензент:

д-р техн. наук, профессор кафедры ЭИУ3-КФ

__________ Ю. П. Корнюшин

Методические указания содержат необходимые теоретические сведения, варианты задания и пример расчета для выполнения домашнего задания «Расчет электрических цепей постоянного тока» по курсу «Электротехника и электроника».

Методические указания предназначены для студентов третьего курса направления подготовки бакалавров 27.03.05/222000.62 «Инноватика», а также студентов других направлений, изучающих электротехнику.

© Широкова З.Г., Петровичев М. А., 2015

Введение

Общая задача анализа электрической цепи состоит в том, что в известной схеме цепи с заданными параметрами (ЭДС и сопротивлениями) необходимо рассчитать токи, мощности и напряжения на отдельных участках.

Решение задач анализа базируется на применении законов Ома и Кирхгофа. Закон Ома применяется главным образом при расчете режима отдельных участков цепи, а законы Кирхгофа — при расчете режима более сложных электрических цепей. Решение задач с непосредственным применением законов Кирхгофа требует составления и решения значительного числа уравнений. В целях упрощения решений разработан ряд методов (например, контурных токов, узловых потенциалов), являющихся следствием применения уравнений Кирхгофа. Кроме того, применяются методы, базирующиеся на свойствах линейных электрических цепей: методы наложения, эквивалентного генератора и др. В методическом указании рассматриваются наиболее распространенные методы, а именно

• метод непосредственного применения законов Кирхгофа;

• метод контурных токов;

• метод двух узлов.

Цель домашнего задания: закрепить навыки расчета электрических цепей постоянного тока.

Теоретическая часть Законы Ома и Кирхгофа

Закон Ома применяется, как правило, для расчета значений электрических величин на отдельных пассивных и активных участках электрической цепи и формулируется: ток на участке цепи прямо пропорционален напряжению на этом участке и обратно пропорционален сопротивлению этого участка

Закон Ома может быть записан и для участка цепи, содержащего источник ЭДС, т. е. для активного участка (рис. 1). Положительное направление напряжения на сопротивлении выбрано совпадающим с положительным направлением тока. Положительное направление напряжения выбрано так же, как у реального источника т. е, от положительного вывода к отрицательному.

Рис.1. К пояснению обобщённого закона Ома

Напряжение или, так как по закону Ома , а , , откуда

Если ЭДС на схеме направлена навстречу току, то

Первый закон Кирхгофа применяется к узлу электрической цепи, и формулируется: алгебраическая сумма токов в узле электрической цепи равна нулю

.

Токи, направленные к узлу, берутся со знаком «плюс», а токи, направленные от узла со знаком «минус».

Второй закон Кирхгофа применяется к контурам электрической цепи и формулируется: алгебраическая сумма ЭДС в любом контуре электрической цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на элементах этого контура.

.

Если направления ЭДС и токов совпадают с направлением обхода контуров, то они берутся со знаком «плюс», в противном случае со знаком «минус».