Правила кирхгофа.

Для рассчета разветвленных электрических цепей применяют правила Кирхгофа.

Точка цепи, в которой пересекаются три и более проводников называется узлом. По закону сохранения заряда cумма токов, приходящих вузел и выходящих из него равна нулю. I = O. (Первое правило Кирхгофа). АЛГЕБРАИЧЕСКАЯ СУММА ТОКОВ, ПРОХОДЯЩИХ ЧЕРЕЗ УЗЕЛ РАВНА НУЛЮ.

Ток, входящий в узел, считается положительным, выходящий из узла отрицательным. Направления токов в участках цепи можно выбирать произвольно.

Из уравнения (2) следует, что ПРИ ОБХОДЕ ЛЮБОГО ЗАМКНУТОГО КОНТУРА АЛГЕБРАИЧЕСКАЯ СУММА ПАДЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ РАВНА АЛГЕБРАИЧЕСКОЙ СУММЕ ЭДС В ЭТОМ КОТУРЕ, - (второе правило Кирхгофа).

Направление обхода контура выбирается произвольно. Напряжение на участке цепи считается положительным, если направление тока на этом участке совпадает с направлением обхода контура. ЭДС считается положительной, если при обходе по контуру источник проходится от отрицательного полюса к положительному.

Если цепь содержит m узлов, то можно составить m - 1 уравнение по первому правилу. Каждое новое уравнение должно включать в себя хотя бы один новый элемент. Полное число уравнений, составленных по правилам Кирхгофа, должно совпадать с числом участков между узлами,т.е. с числом токов.

Работа и мощность в цепи постоянного тока. Закон джоуля - ленца.

Для создания электрического тока в проводнике, на его концах создается и поддерживается разность потенциалов. Значит при перемещении по проводнику электрических зарядов совершается работа, за счет энергии источника тока. A=Vq. По определению силы тока I=q/t.

Т.е. A = VIt.

Используя закон Ома для участка цепи,

A=I²Rt=V²t/R.

Проводник при прохождении по нему электрического тока нагревается. Если в цепи нет других преобразований энергии, то вся знергия источника преобразуется в тепловую энергию, т.е. A = Q. Отсюда, Q=I²Rt.

ЗАКОН ДЖОУЛЯ - ЛЕНЦА: КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ, ВЫДЕЛЯЮЩЕЕСЯ В ПРОВОДНИКЕ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ПО НЕМУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА, ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО КВАДРАТУ СИЛЫ ТОКА, СОПРОТИВЛЕНИЮ ПРОВОДНИКА И ВРЕМЕНИ ПРОХОЖДЕНИЯ ТОКА. Выделение теплоты в металлическом проводнике при прохождении по нему электрического тока связано с взаимодействием свободных электронов, создающих ток, и положительных ионов кристаллической решетки металла, в результате которого амплитуда колебаний ионов увеличивается, что ведет к возрастанию внутренней энергии металла, а значит, и к повышению его температуры.

Разделив работу тока на время его прохождения, можно получить формулы для расчета мощности тока.

P=VI=I²R=V²/R.

В зависимости от условия задачи, можно применять любую из этих формул.

Закон Джоуля - Ленца используется для расчетов различных нагревательных приборов и ламп накаливания. Основной частью нагревательных приборов является нагревательный элемент - туговлавкий проводник с большим удельным сопротивлением. Тугоплавкая вольфрамовая нить используется и в лампах накаливания. Эта нить помещается в стеклянный баллон, заполненный азотом или инертными газами.

Закон Джоуля - Ленца используется для расчетов плавких предохранителей в электрических цепях. При недопустимом увеличении тока в цепи свинцовая проволочка - главная часть плавких предохранителей сильно нагревается и плавится, размыкая при этом цепь.