- •Лекція 1 Основи теорії електромагнітного поля
- •Закон Кулона
- •4. Електричне коло - це сукупність пристроїв або об'єктів, які утворюють шлях електричного струму.
- •2. Термоелектрогенератори засновані на виникненні контактної різниці потенціалів у місці з'єднання двох металів або напівпровідників за рахунок дифузії заряджених частинок.
- •Питання по матеріалу, який вивчається:
- •4. На схемі заміщення виводять всі елементи, впливом яких на результат розрахунків не можливо нехтувати, і показують електричні з'єднання між ними, які мають місце у колі.
- •5. При розгляданні схем різних електричних кіл у них виділяють характерні ділянки
- •Лекція 5 Закони Кірхгофа. Нерозгалужене електричне коло.
- •2. Потенціал будь-якої точки електричного кола дорівнює напрузі між цією точкою і точкою кола, потенціал якої приймають рівним 0.
- •Збігається з напрямом обходу контура, потенціал буде зменшуватись на величину
4. На схемі заміщення виводять всі елементи, впливом яких на результат розрахунків не можливо нехтувати, і показують електричні з'єднання між ними, які мають місце у колі.
Пасивними - називають елементи кола, у яких електрична енергія перетворюється у тепло, вони характеризуються опором R або провідністю G.
Активними - називають елементи електричного кола, у яких перетворення енергії здійснюється при наявності електрорушійної сили. Вони характеризуються постійними величинами е.р.с. та внутрішнього опору.
Якщо внутрішній опір малий у порівнянні з опором приймача, їм можливо знехтувати, вважаючи
г = 0, тоді Uо = 0, напруга на затискачах джерела U = Е при будь - якому струмі. Таке джерело енергії має назву джерела е.р.с.
Схеми заміщення:
-14-
Якщо замість е.р.с. джерело характеризується його струмом короткого замикання Ік, а замість внутрішнього опору у розрахунки вводять внутрішню провідність g = 1/г, таке джерело має назву джерела струму.
Докажемо можливість такої заміни:
U=-Е-I*г /:r
U/r=E/r-I, де
U/r=Io - деякий струм, який дорівнює відношенню напруги на затискачах джерела до
внутрішнього опору джерела;
E/r - струм короткого замикання джерела;-
І =U/R - струм приймача;
Ік.з = І + Іo,
якщо внутрішню провідність віднести до приймача, то при будь - якій величині напруги на
затискачах джерела, його струм буде дорівнювати Ік.з.
5. При розгляданні схем різних електричних кіл у них виділяють характерні ділянки
Ланцюг електричного кола - ділянка, вздовж якої тече один і той же струм.
Вузол електричного кола - місце з'єднання ланцюгів.
Контур електричного кола - будь-який замкнений шлях, який проходить по декількох ланцюгах.
На схемах стрілками відмічаються позитивні напрями е.р.с., напруг і струмів:
а) е.р.с. - всередині джерела має напрям від негативного затискача до позитивного (так само, як і струм)
б) напруга приймача - позитивний напрям від точки більшого потенціалу до меншого (по струму)
в) напруга джерела - протилежно струму
Дано: Е = 12 В; Uо = 2 В; R = 5 Ом.
Знайти: U,I,ro, рівняння балансу потужностей
Побудувати графіки залежностей
І (R); Рg (R); Рn (R); U (R); η (R), якщо
R=0;0,5;1;2;5;11;23; ∞
Визначити по графіку, при якому R Рn mах і яким
буде при цьому η.
Рішення:
Напруга на затискачах приймача
U=Е-Uо=12-2=10В
-14’-
Струм у колі : I=U/R=10/5=2A
Внутрішній опір джерела: ro=Uo/I=2/2=1 Ом
Рівняння балансу потужностей:
E*I-I2*r=I2*R; E*I= I2*R+I2*r
Потужність джерела: Рд = Е*І = 12*2 = 24 Вт
Потужність приймача: Рп = I2*R = 22 *5 = 20 Вт
Внутрішні збитки джерела: Ро = I2*r = 22* 1 = 4 Вт
Рд=Pn+Ро 24=20+4=24
Будуємо графіки:
1) R=а); U=Е; І=0; Рд=0; Рп=0; Ро=0
2) R = 0; U = 0; І = Ік.з = Е/го = 12/1 = 12 А; Рд = Е* Ікз = 12*12 = 144Вт Рп = I2*R =0 Вт; Ро = І2*ro = 144 Вт; Uо = Ік.з*го = 12 В
з) R = 0,5 Ом; I = E/R+ro; U = I*R; Uо = I*rо; Рд = е*і; Рп= I2*R; Pо = I2*ro
R.,0м
|
0
|
0.5
|
1
|
2
|
5
|
11
|
23
|
∞ |
І, А
|
12
|
8
|
6
|
4
|
2
|
1
|
0.5
|
0
|
U, в
|
0
|
4
|
6
|
8
|
10
|
11
|
11.5
|
12
|
Uо,в
|
12
|
8
|
6
|
4
|
2
|
1
|
0.5
|
0
|
Рд,Вт
|
144
|
96
|
72
|
48
|
24
|
12
|
6
|
0
|
Рп,Вт
|
0
|
32
|
36
|
32
|
20
|
11
|
5.75
|
0
|
Ро,Вт
|
144
|
64
|
36
|
16
|
4
|
1
|
0.25
|
0
|
L,%
|
0
|
33
|
50
|
66
|
83
|
92
|
96
|
100
|
Pn max=36 Вт при R=1 Ом; η=50%
-15-
Питання по матеріалу, який вивчається:
1. Чому дорівнює енергія джерела, яка віддається у зовнішнє коло?
2. Чому дорівнює електрична енергія, яка перетворюється у приймачі у теплову?
3. Який зв'язок між енергією джерела живлення (приймача) і потужністю?
4. Чим відрізняється ідеальне джерело живлення від реального?
5. Який напрям е.р.с. акумулятора по відношенню до струму в колі при зарядженні і при розрядженні акумулятора? Що таке проти - е.р.с.
6. У чому полягає фізичний зміст поняття е.р.с. джерела живлення та напруги на затискачах приймача?
7. Як виникає фото - е.р.с.?
8. У чому подібність і відмінність між гальванічними елементом і акумулятором?
9. Як перетворити теплову енергію у електричну за допомогою напівпровідників?
-16-