2.5. Энергетический баланс в электрических цепях

На основании закона сохранения энергии мощность потерь в активных сопротивлениях цепи равна мощности, потребляемой от источников питания. При питании только от источников ЭДС

, (2.16)

где и – число, соответственно, сопротивлений и источников ЭДС.

Если направления E_K и I_K совпадают, то к-й источник отдает энергию. В противном случае – потребляет. В любом случае .

Обратимся к рис. 2.4, а, где источник энергии представлен внутренним сопротивлением R_B и ЭДС Е. Пусть: Е=10 В; R_B = 1 Ом; R = 9 Ом. В соответствии с законом Ома для замкнутой цепи (2.8) ток в схеме . В сопротив- лении нагрузки R выделяется мощность , а в сопротивлении R_B – мощность . От идеального источника ЭДС Е отбирается мощность . Энергетический баланс соблюдается, так как .

Обратимся к рис. 2.8. Пусть E₁ = 20 B; E₂ = 10 B; R_В1 = R_В2= 0,5 Ом; R₁ = 9 Ом. В соответствии с (2.8) ток в цепи

. В активных сопротивлениях выделяется мощность . Источник Е₁ отдает мощность , источник Е₂ потребляет мощность . Энергетический баланс соблюдается, так как .

3. Программа лабораторной работы

3.1. Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд “Электротехника” включает: модуль “Блок питания”, состоящий из источников постоянного напряжения + 5 В с током нагрузки до 3 А, + 12 В с током нагрузки 3 А, минус 12 В с током нагрузки 0,3 А и источника трехфазного переменного напряжения 6 В частотой 150 Гц с током нагрузки 150 мА; модуль “Линейные цепи”; модуль “Нелинейные элементы”; модуль “Активные и реактивные элементы”; модуль “Магнитные цепи постоянного тока”; модуль “Двигатель постоянного тока”; модуль “Транзисторный усилитель”; модуль “Стабилизаторы напряжения”; модуль “Выпрямители” и модуль “Асинхронный двигатель”. Лицевая панель стенда имеет измерительную часть, включающую: два цифровых амперметра постоянного тока (02 А); два цифровых амперметра переменного тока (02 А); цифровой миллиамперметр переменного тока (0200 мА); цифровой миллиамперметр постоянного тока (0200 мА); цифровой вольтметр постоянного тока (0600 В); цифровой вольтметр переменного тока (0600 В); аналоговый вольтметр постоянного тока (020 В).

В данной лабораторной работе используются модуль “Блок питания”, модуль “Линейные цепи”, амперметры и вольтметры постоянного тока из измерительной части.

Схема модуля “Линейные цепи” приведена на рис. 3.1.

В схеме имеются гнезда Х1Х20, постоянные резисторы R1R4, R6 с допустимой рассеиваемой мощностью 0,125 Вт и переменный резистор R5 с рассеиваемой мощностью 0,5 Вт.

Сопротивления резисторов: R₁ = 200 Ом, R₂ = 100 Ом, R₃=130 Ом, R₄ = 160 Ом, R₅ = 3,3 кОм, R₆ = 1 кОм. Напряжение источника питания: U_пит = 12 В.

Соединение элементов модуля “Линейные цепи” с источником напряжения “Блока питания” и измерительными приборами осуществляется проводами со штыревыми разъемами. При расчетах источник стабилизированного напряжения можно считать идеальным источником ЭДС.

3.2. Предварительное задание

Повторить раздел “Линейные электрические цепи постоянного тока” [1].