Într-o conexiune mixtă a elementelor electrice, determinați segmentele cu o conexiune paralelă și consecventă.
Determinați potențialul oricărui punct al circuitului electric în raport cu baza.
Aplică legea lui Ohm.
Determinați numărul necesar de ecuații nodale și de contur și alcătuiți un sistem de ecuații conform legilor lui Kirchhoff.
Scrieți expresia de echilibrare a puterii pentru un circuit electric complex.
Elementele topologice ale schemei: ramuri, noduri, contururi.
Circuitul electric reprezintă o reprezentare grafică a unui circuit electric. Arată cum sunt conectate elementele circuitului electric considerat.
Elementele "electrice" ale circuitului sunt elementele active și pasive ale circuitului.
Elementele "geometrice" ale schemei sunt ramuri și noduri.
O ramificație este o secțiune a circuitului situat între două noduri și este formată de unul sau mai multe elemente de circuit electric conectate în serie (Figura 2-1).
Fig. 2-1. Imaginea ramurilor circuitului electric.
Prin conectarea succesivă a elementelor unui lanț se înțelege o astfel de conexiune încât toate aceleași elemente trec prin același curent.
Un nod este joncțiunea a trei sau mai multe ramuri. Joncțiunea celor două ramuri este considerată a fi un nod detașabil.
Fig. 2-2 Imaginea ansamblului circuitului electric.
Ramurile atașate la o pereche de noduri sunt numite paralele (Figura 2-3).
Fig. 2-3 Conexiune paralelă a două ramuri.
În Fig. 2-4 prezintă un circuit electric cu cinci ramificații și trei noduri.
Săgeata din figura 2-4 indică direcția de traversare a uneia dintre circuite.
Fig. 2-4 Diagrama circuitului electric.
Un contur este înțeles ca orice cale închisă care trece prin mai multe ramuri.
În funcție de numărul de circuite disponibile în schemă, distingeți între schemele cu circuite multiple și cu circuite unice.
Un circuit închis cu o singură buclă este prezentat în Fig. 2-5.
O diagramă cu un singur circuit este cea mai simplă.
Fig. 2-5 Diagrama cu un singur circuit.
Distribuția potențială de-a lungul secțiunii ramificate.
Luați în considerare secțiunea circuitului electric (Figura 2-6)
O secțiune a unei ramuri care conține una sau mai multe surse de energie este activă.
Pozițiile directe ale curentului și tensiunii sunt indicate de o săgeată.
Definim potențialul punctelor c, d, e, b, presupunând că potențialul punctului a-a este cunoscut.
Pentru alegerea corectă a caracterelor, amintiți-vă. că:
Curentul din rezistență este întotdeauna direcționat de la un potențial mai mare la unul mai mic, adică potențialul cade în direcția curentului.
emf direcționat de la punctul "c" la punctul "d", crește potențialul acestuia din urmă cu suma E.
Tensiunea U = Uac este pozitivă atunci când potențialul punctului a este mai mare decât potențialul punctului c.
Atunci când tensiunea (diferența de potențial) este indicată pe diagrame prin intermediul unei săgeți, aceasta este plasată în direcția de la punctul potențialului superior până la punctul potențialului inferior.
În Fig. 2-6, curentul curge de la punctul "a" la punctul "c", astfel încât potențialul ß va fi mai mic decât a prin magnitudinea căderii de tensiune pe rezistența R1. care prin legea lui Ohm este egală cu IR1:
În secțiunea cd a emf. E1 acționează în direcția creșterii potențialului, prin urmare:
Potențialul punctului "e" este mai mic decât potențialul punctului "d" de amploarea căderii de tensiune pe rezistența R2:
Pe secțiunea e în emf. E2 acționează astfel încât potențialul punctului "b" să fie mai mic decât potențialul punctului "e" cu suma E2:
Pentru a evalua vizual distribuția potențială de-a lungul segmentului de lanț, este util să construim o diagramă potențială. care reprezintă un grafic al modificării potențialului de-a lungul unei porțiuni a unui circuit sau a unei buclă închisă.
Pe abscisa graficului, se trasează potențialul punctelor, iar de-a lungul axei de coordonate se trasează rezistențele secțiunilor individuale ale lanțului. Pentru segmentul de lanț din Fig. 2-6, distribuția potențialului este reprezentată grafic în fig. 2-7.
Fig. 2-7. Diagrama potențială a segmentului de lanț.
Diagrama potențială a Fig. 2-7 este construit pornind de la punctul a, care este considerat condiționat ca origine. Potențialul a se presupune a fi zero.
Punctul unui lanț al cărui potențial este presupus în mod condiționat a fi zero este numit punctul de bază.
Dacă condiția problemei nu specifică care punct este punctul de bază, atunci potențialul oricărui punct poate fi echivalent condiționat la zero. Apoi, potențialul tuturor celorlalte puncte va fi determinat în funcție de baza aleasă.
Legea lui Ohm definește relația dintre curent și tensiune pe o porțiune a unui circuit electric exprimată prin formula:
și anume curentul din rezistor este direct proporțional cu tensiunea aplicată și invers proporțional cu rezistența rezistenței (la o temperatură constantă).
Uneori vorbesc despre trei tipuri de formulare care exprimă legea lui Ohm, și anume:
Evident, aceste forme sunt pur și simplu transformări algebrice cu formula (1).
Exemplul nr. 1 pentru construirea unei diagrame potențiale:
Construiți o diagramă potențială pentru o diagramă cu un singur circuit:
Soluția. 1. reproiectați circuitul dat, luând rezistența internă a bateriilor (r1 - r4) dincolo de limitele lor; indicăm punctele conturului.
2. Noi alegem direcția pozitivă a curentului I, definim valoarea lui folosind legea lui Ohm:
3. Luăm punctul a pentru punctul de bază. Să găsim potențialul celorlalte puncte:
4. În sistemul de coordonate (φ (potențial) - R (rezistență)) construim o diagramă potențială:
Distribuția curentului de pe ramuri de circuit se supune curenți Kirchhoff (prima lege a lui Kirchhoff), iar site-ul lanțului de distribuție de stres se supune stresului Kirchhoff (a doua lege a Kirchhoff).
Legile lui Kirchhoff sunt fundamentale în teoria circuitelor electrice.
Legea actuală a lui Kirchhoff (ZTK):
În orice moment, suma algebrică a curenților la nod este zero:
Dacă există sucursale M în nod, atunci, respectiv, suma curenților M va fi zero, adică sumarea se extinde la curenții din ramurile care converg la nodul în cauză.
Fig. 2-10. Ilustrație legii curenților lui Kirchhoff.
Numărul de ecuații, compilat în conformitate cu legea curentului lui Kirchhoff, este determinat de formula:
Unde N este numărul de noduri din circuitul considerat (de la nod - "nod").
Semnele curenților din ecuație sunt luate cu acordul pentru direcția pozitivă aleasă. Simbolurile actuale sunt identice dacă curenții sunt orientați în mod egal față de nodul dat.
De exemplu, pentru nodul prezentat în Fig. 2-10: asignăm semnalele "+" la curenții care circulă în nod și "-" semnalează curenților care curg din nod.
Apoi ecuația conform legii curenților lui Kirchhoff este scrisă ca:
I1 - I2 + I3 - I4 = 0, sau I1 + I3 = I2 + I4. și anume Suma curenților care curg în nod este egală cu suma curenților care curg din nod.
Ecuațiile compilate în conformitate cu legea curentului lui Kirchhoff se numesc ecuații nodale.
Această lege exprimă faptul că într-un ansamblu încărcarea electrică nu se acumulează și nu este consumată. Suma încărcărilor electrice care ajung la nod este egală cu suma sarcinilor care părăsesc nodul pentru același interval de timp.
Legea stresului Kirchhoff (ZNK):
În orice moment, suma algebrică a tensiunilor ramurilor în contur este zero:
Dacă există elemente M în circuit, atunci, în consecință, suma tensiunilor M va fi zero, adică sumarea se extinde la tensiunile tuturor elementelor din circuitul dat.
Sau în orice circuit al unui circuit electric, suma algebrică a surselor de tensiune (emf) este egală cu suma algebrică a picăturilor de tensiune pe elementele acestui circuit:
Dacă există surse P în circuit și elementele Q pe care cade tensiunea, atunci (3) va fi scrisă în forma (4).
Numărul de ecuații, compilat în conformitate cu legea stresului Kirchhoff, este definit de formula:
Unde B este numarul de ramuri ale circuitului electric (de la Sucursala - ramura);
Fig. 2-11. Ilustrația legii stresului de la Kirchhoff.
Pentru a înregistra corect legea stresului Kirchhoff pentru un anumit contur, trebuie respectate următoarele reguli:
alegeți arbitrar direcția de traversare a conturului, de exemplu în sensul acelor de ceasornic (Fig.18).
sursele de tensiune și căderile de tensiune pe elementele care coincid în direcția cu direcția bypass selectată sunt înregistrate în expresia cu semnul "+"; și dacă nu coincid, apoi cu un semn minus ("-").
De exemplu, pentru conturul din Fig. 2-11, legea stresului de la Kirchhoff este scrisă după cum urmează:
Schema potențială considerată mai devreme servește drept interpretare grafică a legii stresului de la Kirchhoff.
Pentru circuitul din Fig. 2-12 să compunem ecuații conform legilor lui Kirchhoff și să determinăm puncte necunoscute.
Numărul de ecuații nodale este de 3, numărul de ecuații de contur este de 1.
Amintiți-vă! În elaborarea ecuației conform legii curentului lui Kirchhoff, selectăm un circuit care nu include surse curente. Direcția conturului este prezentată în figură.
Rezolvarea sistemului, obținem: I3 = 13,75 mA; I4 = -3,75mA; I5 = 6,25mA; I6 = 16,25 mA.
Important: legile lui Kirchhoff reflectă în modul cel mai general distribuția curenților și tensiunilor într-un circuit electric și sunt valabile atât pentru circuitele liniare, cât și pentru cele neliniare, atât pentru curentul direct cât și pentru curentul alternativ.
Elaborarea unui echilibru de capacitate.
Din legea conservării energiei rezultă că toată energia provenită din sursele de energie în orice moment este egală cu puterea totală consumată de receptoarele circuitului dat.
Asta este IP. = Pist.
Consumatorii de putere, care în circuitele de curent continuu sunt rezistori, sunt determinate de formula
Ppotr. = I 2 R = U 2 R.
pentru că curent sau tensiune intră în această expresie într-un pătrat, atunci indiferent de direcția sa, puterea de consum este întotdeauna pozitivă.
Puterea surselor, care pot fi surse de tensiune și surse curente, este atât pozitivă, cât și negativă.
Sursă de alimentare emf este determinată de formula
unde eu sunt curentul în ramură cu sursa emf.
Dacă emf și curentul acestei ramificații coincide în direcția (Fig. 2-13a), atunci puterea Re.d.
intră în expresia echilibrului cu semnul "+"
dacă nu coincid, atunci Re.d Este magnitudinea
Fig. 2-13 este negativ.
Puterea sursei de curent este determinată de formula:
Unde am valoarea curentului sursei, U este tensiunea la terminalele sale.
Dacă curentul I și tensiunea U acționează așa cum se arată în figura 2-13b, puterea este pozitivă; altfel este negativ. Prin urmare, atunci când se calculează puterea sursei de curent, este necesar să se determine magnitudinea și direcția tensiunii la bornele sale.
Care este circuitul electric? Ceea ce privește elementele "electrice" și "geometrice" ale circuitului.
Definiți conexiunile secvențiale și paralele ale elementelor de circuit.
Conceptul de "circuit" în circuitul electric.
Care este diferența dintre ramura activă și cea pasivă?
Diagrama potențială, scopul acesteia.
Descrieți regula pentru selectarea semnelor atunci când găsiți puncte potențiale.
Formulează legea generalizată a lui Ohm. Care este domeniul de aplicare al aplicației.
Formulează legea curenților lui Kirchhoff. Cum se determină numărul de ecuații nodale? Regula de semne la scrierea ecuației nodale.
Formularea legii stresului de la Kirchhoff. Cum se determină numărul de ecuații de contur. Regula de semne atunci când se scrie o ecuație de contur.
Ce se înțelege prin echilibrul de capacitate? Cum se determină tensiunea sursei de alimentare, sursa de curent, receptorul.
Puterea elementelor (active sau pasive) poate fi negativă și ce înseamnă aceasta?
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: