- •2. Провідники в електричних колах можуть з'єднуватися послідовно і паралельно.
- •При послідовному з'єднанні повний опір кола дорівнює сумі опорів окремих провідників.
- •При паралельному з'єднанні провідників величина, обернена загальному опору кола, дорівнює сумі величин, обернених опорам паралельно включених провідників.
- •3. Для спрощення розрахунків складних електричних кіл, що містять неоднорідні ділянки, використовуються правила Кирхгофа, які є узагальненням закону Ома на випадок розгалужених кіл.
- •Алгебраїчна сума сил струмів для кожного вузла в розгалуженому колі дорівнює нулю:
- •4. Работа і потужність струму
- •Робота δa електричного струму I, що протікає по нерухомому провідникові з опором r, перетвориться в теплоту δq, що виділяється на провіднику.
Алгебраїчна сума сил струмів для кожного вузла в розгалуженому колі дорівнює нулю:
|
Перше правило Кирхгофа є наслідком закону збереження електричного заряду у розгалуженому колі завжди можна виділити деяку кількість замкнутих шляхів, що складаються з однорідних і неоднорідних ділянок. Такі замкнуті кола називаються контурами. На різних ділянках виділеного контура можуть протікати різні струми. На рис 10 представлений простий приклад розгалуженого кола. Коло має два вузли а і d, в яких сходяться однакові струми; тому тільки один з вузлів є незалежним (а або d).
|
Рисунок 10 Приклад розгалуженого електричного кола. Коло містить один незалежний вузол (а або d) і два незалежних контура (наприклад, abcd и adef) |
У колі можна виділити три контури abcd, adef і abcdef. З них тільки два є незалежними (наприклад, abcd і adef), оскільки третій не містить ніяких нових ділянок.
Друге правило Кирхгофа є наслідком узагальненого закону Ома . Запишемо узагальнений закон Ома для контура abcd. Для цього на кожній ділянці потрібно задати позитивний напрям струму і позитивний напрям обходу контура. При записі узагальненого закону Ома для кожної з ділянок необхідно дотримуватися певних «правил знаків», які пояснюються на рис. 11.
|
Рисунок 11. «Правила знаків» |
Для ділянок контура abcd узагальнений закон Ома записується у вигляді:
Для ділянки bc: I1R1 = Δφbc – 1.
Для ділянки da: I2R2 = Δφda – 2.
Складаючи ліві і праві частини цієї рівності і зважаючи, що Δφbc = – Δφda , отримаємо:
I1R1 + I2R2 = Δφbc + Δφda – 1 + 2 = – 1 – 2. |
Аналогічно, для контура adef можна записати:
– I2R2 + I3R3 = 2 + 3. |
Друге правило Кирхгофа можна сформулювати так: алгебраїчна сума добутків опору кожної з ділянок будь-якого замкнутого контура розгалуженого кола постійного струму на силу струму на цій ділянці дорівнює алгебраїчній сумі ЕРС уздовж цього контура.
Перше і друге правила Кирхгофа, записані для всіх незалежних вузлів і контурів розгалуженого кола, дають в сукупності необхідне і достатнє число алгебраїчних рівнянь для розрахунку значень напруги і сил струмів в електричному колі. Для кола, зображеного на рис. 11, система рівнянь для визначення трьох невідомих струмів I1, I2 и I3 має вигляд:
I1R1 + I2R2 = – 1 – 2, |
– I2R2 + I3R3 = 2 + 3, |
– I1 + I2 + I3 = 0. |
Таким чином, правила Кирхгофа зводять розрахунок розгалуженого електричного кола до вирішення системи лінійних рівнянь алгебри. Це рішення не викликає принципових утруднень, проте, буває вельми громіздким навіть у разі достатніх простих кіл. Якщо в результаті рішення сила струму на якійсь ділянці виявляється негативною, то це означає, що струм на цій ділянці йде в напрямі, протилежному вибраному позитивному напряму.
