Б. Уравнение Баланса Мощности

Уравнение баланса мощности в общем виде для цепи с источниками и сопротивлениями:

Практический Пример (Закон Ома для полной цепи)

Для простейшей цепи с одним источником ( ) и одной нагрузкой ( ), ток в которой :

Составляющая	Мощность	Описание
Генерируемая		Вся мощность, отдаваемая источником.
Потребляемая (1)		Потери внутри самого источника.
Потребляемая (2)		Полезная мощность, отдаваемая нагрузке.

Баланс:

Разделив обе части на ток , получим: Это есть не что иное, как Второй Закон Кирхгофа (Закон Ома для полной цепи), что подтверждает, что энергетический баланс является его следствием.

В. Коэффициент Полезного Действия (кпд)

КПД ( ) — это показатель эффективности работы цепи (или её части), равный отношению полезно расходуемой мощности ( ) к полной генерируемой мощности ( ).

• В простейшей цепи:

• Идеальный источник ( ) имеет ( ).

• Согласованный режим ( ) имеет ( ).

• Холостой ход ( ) имеет ( ), но при .

• Короткое замыкание ( ) имеет ( ), так как вся мощность рассеивается внутри источника ( ).

12

Глава 1. Электрические цепи постоянного тока

12. Построение Потенциальной Диаграммы 📈

Потенциальная диаграмма — это графическое изображение изменения электрического потенциала ( ) вдоль замкнутого контура или определённого участка электрической цепи. Она наглядно демонстрирует, как потенциал растет в источниках ЭДС и падает на сопротивлениях.

А. Назначение и Основные Правила

1. Назначение

• Проверка расчёта: Потенциальная диаграмма позволяет визуально проверить правильность расчёта токов и напряжений, так как при обходе замкнутого контура потенциал всегда должен вернуться к исходному значению.

• Анализ напряжений: Напряжение на любом участке цепи ( ) равно разности потенциалов между его концами: .

2. Условности для построения

1. Выбрать положительное направление обхода контура (обычно совпадает с выбранным направлением тока ).

2. Выбрать один из узлов цепи как базовый (нулевой), приняв его потенциал .

3. Ось абсцисс ( ) откладывается в виде последовательности элементов контура (в порядке обхода).

4. Ось ординат ( ) представляет электрический потенциал ( ) в Вольтах.

Б. Изменение Потенциала на Элементах

При движении по контуру (в выбранном направлении обхода) потенциал изменяется следующим образом:

Элемент	Движение (Обход)	Изменение Потенциала	Графическое отображение
Резистор ( )	По направлению тока ( )	Потенциал падает на величину .	Наклонная линия вниз.
Резистор ( )	Против направления тока ( )	Потенциал растет на величину .	Наклонная линия вверх.
Источник ЭДС ( )	От к (по направлению )	Потенциал растет на величину .	Вертикальный скачок вверх.
Источник ЭДС ( )	От к (против направления )	Потенциал падает на величину .	Вертикальный скачок вниз.

Важный момент: На графике падение потенциала на резисторе ( ) всегда изображается наклонной линией, а изменение потенциала на идеальном источнике ( ) — вертикальным скачком.