2.3.Работа и мощность постоянного тока. Электрические цепи постоянного тока.

При прохождении тока через электрическую цепь в течение некоторого временив проводнике согласно закону Джоуля-Ленца, выделяется количество тепла. (закон Джоуля-Ленца)

Количество тепла выделенное в проводнике мера изменения определяет изменение его. Учитывая, что мерой изменения энергии является работа, запишем

, ( 2.20)

где: - работа, затраченная на прохождение токапо деталям источника ЭДС,- работа по прохождению токачерез резисторR. Так как ив итоге целиком уходят на выделение тепла, то можно записать:

, (2.21)

.

Работающий на внешнюю нагрузку R источник тока сам тоже нагревается. Работа и тепло выделяемое во внешнем сопротивлении определяет полезную мощность тока.

Мощность тока

При

,

где - время протекания тока.

Полезная мощность

(2.22)

Потери при нагревании источника тока

(2.23)

Полная мощность

(2.24)

Коэффициент полезного действия источника тока:

(2.25)

где , так как.

2.4. Цепи постоянного тока.

Электрические цепи постоянного тока состоят из источников питания и нагрузочных сопротивлений R (резистор) соединенных последовательно.

Отдельно источники могут быть соединены в батареи последовательно и параллельно.

При последовательном согласованном соединении (рис. 2.3) ЭДС и внутреннее сопротивление n источников питания суммируются

(2.26)

Рис.2.3

Для одинаковых источников питания

(2.27)

Несогласованным считается соединение, при котором некоторые источники включены навстречу

Рис. 2.4

Тогда при заданном направлении тока I (рис.2.4.)

(2.28)

В батареи согласованно соединенными источниками сила тока

(2.29)

Схема параллельного соединения источников тока в электрическую цепь (рис.2.5.)

Рис. 2.5

Сила тока в цепи с параллельным соединением

(2.30)

Нагрузочное сопротивление R момент состояний из сопротивлений соединенных последовательно (рис.2.6) и параллельно (рис.2.7)

Рис. 2.6

В первом случае сила тока во всей цепи одинакова, а направления на сопротивлениях . Эквивалентное сопротивление

(2.31)

Рис.2.7.

При параллельном соединении на каждом сопротивлении R в цепи направления

(2.32)

Соответственно в каждой ветви

(2.32)

Эквивалентное сопротивление

(2.33)

В узлах цепи параллельного соединения сопротивлений не накапливаются и не уничтожаются заряды. Поэтому для узла 1 входящие токи равны выходящим (1-ый закон Кирхгордера)

( 2.34)

Для замкнутой цепи (рис.2.8) при выбранном направлении тока I сумма ЭДС равно падению напряжений на сопротивлениях (второй закон Кирходера)

(2.35)

Рис.2.8.

Лекция 6