Метод контурных токов

При расчете сложных цепей методом узловых и контурных уравнений (по законам Кирхгофа) необходимо решать систему из большого количества уравнений, что значительно затрудняет вы­числения.

Так, для схемы рис. 4.13 необходимо составить и рассчитать систему из 7-ми уравнений.

Ту же задачу можно решить, записав только 4 уравнения по второму закону Кирхгофа, если воспользоваться методом контур­ных токов.

Суть метода состоит в том, что в схеме выделяют т независимых контуров, в каждом из которых произвольно направлены (см. пунктирные стрелки) контурные токи I₁ I_II, I_ш, I_IV.

Контурный ток — это расчетная величина, измерить которую невозможно.

Как видно из рис. 4.13, отдельные ветви схемы входят в два i смежных контура. Действительный ток в такой ветви определяет­ся алгебраической суммой контурных токов смежных контуров.

Таким образом

Для определения контурных токов составляют т уравнений по второму закону Кирхгофа. В каждое уравнение входит алгебраическая сумма ЭДС, включенных в данный контур (по одну сторо­ну от знака равенства), и общее падение напряжения в данном контуре, созданное контурным током данного контура и контур­ными токами смежных контуров (по другую сторону знака равен­ства).

Решением системы уравнений вычисляются значения контурных токов, которые и определяют действительные токи в каждой и схемы (рис. 4.13).

12. Расчет цепей постоянного тока методом законов Кирхгофа.

13. Магнитное поле (мп). Магнитная индукция. Магнитное поле

Если магнитную стрелку поместить около проводника, по которомy проходит ток, то на стрелку будут действовать силы, заставляющие стрелку установиться в определенном направлении. Если проводник с током вращать вокруг оси, перпендикулярной оси проводника, то и стрелка будет вращаться вместе с проводником. Пространство, в котором обнаруживается действие сил на магнитную стрелку или ток, называется магнитным полем. магнитное поле создается электрическим током. Следовательно, магнитное поле и электрический ток неразрывно связаны. Магнитное поле не может существовать без электрического тока.

За направление магнитного поля принимается направление, в котором устанавливается северный конец магнитной стрелки, расположенной в этом магнитном поле.

Для наглядности магнитное поле изображается магнитными линиями, которые в отличие от электрических линий всегда замкнутую. В качестве примера на рис. 7.1а приведены магнитные линии постоянного магнита прямоугольной формы. Направление магнитных линий, т. е. направление магнитного поля (МП), и направление тока I в проводниках различной конфигурации, создающего это поле, связаны правилом буравчика. Для прямого тока правило буравчика формулируется так: если поступательное движение буравчика совпадает с направлением прямого тока, то вращательное движение рукоятки буравчика при этом указывает направление магнитного поля. Магнитное поле прямого тока, т. е. тока в прямолинейном проводнике, показано на рис. 7.16.

Для кругового тока: если вращательное движение буравчика совпадает с направлением кругового тока, то поступательное движение буравчика при этом указывает направление магнитного поля. Поле кругового тока изображено на рис. 7.1в. На рис. 7.1г изображено магнитное поле, созданное током I в цилиндрической катушке. Магнитное поле цилиндрической катушки с током аналогично магнитному полю прямоугольного магнита (рис. 7.1а).

По аналогии этих полей конец катушки, из

которого выходят магнитные линии, будет считаться северным полюсом N катушки, а конец, в который входят магнитные ли­нии, южным полюсом S катушки. Следовательно, магнитное поле цилиндрической катушки полярно, т.е. имеет северный N и южный S полюса.

Полярным также является магнитное поле кругового тока (рис.7.1в), т. е. там, где магнитные линии выходят из круга, - северный полюс N, а там, где входят в круг - южный полюс S круга.

В проводнике с током и вокруг него магнитное поле обусловле­но этим током. Внутри постоянного магнита или намагниченного тела магнитное поле обусловлено внутренним и внутримолеку лярным направленным движением элементарных заряженных частиц.

В атоме любого вещества вокруг ядра направленно, по определенным орбитам вращаются электроны (круговой ток). Следовательно, атомы любого вещества являются элементарными магнитами, которые называются доменами. Домены имеют северный и южный полюс. Полярность домена зависит от направления тока электронов вокруг ядра. Направление тока электронов вокруг Щ атома противоположно направлению вращения электрона. Под влиянием внешних факторов (внешнего магнитного поля) элементарные магнитики-домены могут ориентироваться, т. е. поворачиваться в определенном направлении. Ориентация домена в определенном направлении обуславливает намагничивание материала. Все материалы обладают различной способностью намагничивания (магнитная проницаемость). Таким образом, намагнитить данный материал — значит сориентировать элементарные магнитики этого материала в определенном направлении, намагниченный материал, как и постоянный магнит, создает вокруг себя внешнее магнитное поле. Чем больше доменов сориентировано в одном направлении, тем интенсивней намагничен материал, т. е. тем сильней его внешнее поле. Если же все домены материала расположены хаотично, то такой материал не создает Вашего магнитного поля.