Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физические основы электротехники. Основные свойства и законы линейных электрических цепей. Учебное пособие
.pdf
Количество электрической энергии W, преобразованной в тепло-
R
R
вую энергию за время t во внешней цепи,
.
WPtIRt t
2
2
U
Количество тепла, выделенного во внешней цепи с активным со-
противлением
будет определяться зависимостью
,
QIRt
внеш
2
,
которая является математическим выражением закона Джоуля–Ленца
для электрической цепи.
Если учитывать количество электрической энергии, преобразован-
ной в тепловую во внутренней цепи источника ЭДС, которое составляет
внут 0
2
,QIrt то количество теплоты, выделенное током во всей це-
пи (рис. 3.4), составит
2
внут внеш 0
()QQ Q Ir Rt .
Единицей количества тепла, так же как и единицей энергии, явля-
ется джоуль – [ Q ] = Дж.
Коэффициент полезного действия (КПД) в таком случае будет
определяться отношением полезной мощности (мощности, потребляемой во внешней цепи) ко всей затраченной мощности (мощности, получаемой от источника):
PIrEIIr
P
,
PEI EI
ист
PEI – мощность источника ЭДС.
где
ист
Полагая, что полезная мощность
22
ист 00
2
PIR , для цепи рис. 3.4 полу-
чим
PIRIR ER R
PEIErRErR
ист 00
2
.
()
181
3.4. Измерения тока и напряжения
R
R
A
в электрических цепях
В цепях постоянного тока для измерения тока и напряжения применяют амперметры и вольтметры магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамической системы. Для измерения величины тока последовательно в цепь включают амперметр, а для измерения
величины напряжения на элементе к выводам элемента присоединяют
вольтметр (рис. 3.5). В данном простейшем примере (рис. 3.5) показание амперметра
а показание вольтметра – падению напряжения на сопротивлении
которое согласно закону Ома
При расчете электрических цепей, содержащих измерительные
приборы, принимают по умолчанию, что внутреннее сопротивление
амперметра
Для расчета показания вольтметра, присоединенного к удаленным
частям схемы электрической цепи, следует воспользоваться вторым
законом Кирхгофа.
Так, для схемы цепи на рис. 3.6, а вольтметр, включенный в схему
целесообразно временно удалить. В точках присоединения вольтметра
зададимся произвольным направлением напряжения
и положительным направлением обхода контура.
Согласно второму закону Кирхгофа (рис. 3.6, б) получим
соответствует расчетному значению тока ветви AII,
UIR
V
R
.
V
V
I
0
R
A
0
R
, а внутреннее сопротивление вольтметра
A
U
Рис. 3.5
V
R
V
U (рис. 3.6, б)
V
.
,
UIRE,
12V
отсюда напряжение на вольтметре
UEIR .
182
12V
R
E
R
R1E1R
R
R
E1R
R
R
E
R
U
V
V
I
1
1
2
I
1
1
2
а б
Рис. 3.6
В следующем примере (рис. 3.7, а) для расчета показания вольтметра следует воспользоваться схемой цепи на рис. 3.7, б, в которой
к точкам присоединения вольтметра задано напряжение
U .
V
U
V
V
1
I
1
I
2
2
I
3
3
I
1
I
2
2
I
3
3
а б
Рис. 3.7
Согласно второму закону Кирхгофа (рис. 3.7, б) получим
UIRIR E,
22 11 1V
отсюда показание вольтметра соответствует напряжению
UIRIRE .
11 2 2 1V
Замечание. При произвольном задании направлений напряжений
и токов их расчетные значения могут принимать отрицательные величины.
В таких случаях в качестве показаний измерительных приборов принимают
модули их расчетных значений.
183
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электромаг-
нитное поле / Л. А. Бессонов.
Теоретические основы электротехники: учебник для вузов. В 2 т. /
2.
под ред. проф. П. А. Ионкина. Т. 2. Нелинейные цепи и основы теории электромагнитного поля. – Москва : Высшая школа, 1976. – 383 с.
Основы теории цепей / Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил,
3.
С. В. Страхов
4.
цепи: учебник. – 10-е изд. / Л. А. Бессонов.
5.
вузов. В 3 ч. Ч. 1. Линейные электрические цепи / Г. И. Атабеков. – 5-е изд.,
исправл. – Москва : Энергия, 1978. – 592 с.
6.
П. Н. Матханов. – Москва : Высшая школа, 1990. – 400 с.
7.
ского. – Москва : Высшая школа, 1972. – 448 с.
8.
ний. Ч. 8. Методы анализа линейных цепей с многополюсными элементами:
учеб. пособие / Л. И. Малинин, В. Ю. Нейман, Ю. Б. Смирнова, Т. В. Морозова; под ред. В. Ю. Неймана. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2012. – 79 с.
9.
базовых знаний. Ч. 4. Трехфазные цепи и методы их анализа: учеб. пособие /
В. Ю. Нейман, Н. А. Юрьева, Т. В. Морозова; под ред. В. Ю. Неймана. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2013. – 100 с.
10.
базовых знаний. Теория и методы анализа линейных цепей постоянного тока:
учеб. пособие / В. Ю. Нейман. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2022. – 124 с.
11.
базовых знаний. Ч. 3. Теория и методы анализа линейных цепей синусоидального тока: учеб. пособие / В. Ю. Нейман. – Новосибирск : Изд-во НГТУ,
2014. – 130 с.
. – 5-е изд., перераб. – Москва : Энергоатомиздат, 1989. – 528 с.
Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические
Атабеков Г. И. Теоретические основы электротехники: учебник для
Матханов П. Н. Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи /
Теоретические основы электротехники / под ред. проф. А. Е. Каплян-
Электротехника и электроника. Интернет-тестирование базовых зна-
Нейман В. Ю. Электротехника и электроника. Интернет-тестирование
Нейман В. Ю. Электротехника и электроника. Интернет-тестирование
Нейман В. Ю. Электротехника и электроника. Интернет-тестирование
– Москва : Высшая школа, 1986. – 263 с.
– Москва : Гардарики, 1999. – 638 с.
184
12.
Малинин Л. И. Теория цепей современной электротехники / Л. И. Ма-
линин, В. Ю. Нейман. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2013. – 347 с.
Нейман В. Ю. Теоретические основы электротехники в примерах
13.
и задачах. Ч. 1. Линейные электрические цепи постоянного тока: учеб. пособие / В. Ю. Нейман. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2011. – 116 c.
Нейман В. Ю. Теоретические основы электротехники в примерах и
14.
задачах. Ч. 2. Линейные электрические цепи однофазного синусоидального
тока: учеб. пособие / В. Ю. Нейман. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2015. –
166 c.
Нейман В. Ю. Теоретические основы электротехники в примерах
15.
и задачах. Ч. 3. Четырехполюсники и трехфазные цепи: учеб. пособие /
В. Ю. Нейман. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2010. – 144 c.
Нейман В. Ю. Теоретические основы электротехники в примерах
16.
и задачах. Ч. 4. Линейные электрические цепи несинусоидального тока: учеб.
пособие / В. Ю. Нейман. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2011. – 182 c.
185
Нейман Владимир Юрьевич
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА
И ЗАКОНЫ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Учебное пособие
Редактор Л.Н. Ветчакова
Выпускающий редактор И.П. Брованова
Корректор И.Е. Семенова
Дизайн обложки А.В. Ладыжская
Компьютерная верстка Н.В. Гаврилова
Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции
Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП)
Подписано в печать 22.11.2023. Формат 60 × 84 1/16. Бумага офсетная
Тираж 100 экз. Уч.-изд. л. 10,92. Печ. л. 11,75. Изд. № 183. Заказ № 298
Отпечатано в типографии
Новосибирского государственного технического университета
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Цена договорная
186
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]