Calculați și investigați un circuit electric cc ramificat utilizând prima și a doua lege a lui Kirchhoff și metoda curentului de contur.
Pentru a calcula circuitul electric ramificat, numărul ramurilor și nodurilor din lanț are o importanță considerabilă.
O ramură a unui circuit electric este o secțiune care constă numai din elemente conectate în serie.
Un curent constant curge de-a lungul ramificatiei, ramura conecteaza doua noduri.
Nodul circuitului electric este punctul de conectare al mai multor ramuri, în care curentul este ramificat.
În programul EWB, # 8810; nodul # 8811; are un înțeles diferit, orice punct al circuitului are un potențial diferit de zero și potențialul altor noduri. Astfel, o ramificație în conformitate cu teoria circuitelor electrice nu are noduri, în timp ce în programul EWB pot exista mai multe noduri în figura 3 pe o ramură.
Fig. 3. Un exemplu de concept # 8810; nodul # 8811; în programul EWB.
Este arătat în partea stângă (figura 3) că în circuitul neîntemeiat programul determină trei noduri cu potențiale diferite, secțiunea împământată de nod nu este luată în considerare - (fig.1) în dreapta. Din punctul de vedere al teoriei circuitelor electrice, nodul din circuitul de mai sus există doar la dreapta, la punctul de conectare la pământ (figura 1).
Atunci când se traversează ramuri conectate la noduri, se poate obține un contur închis.
Un contur închis este o cale închisă care trece prin mai multe ramificații, fiecare nod din conturul luat în considerare nu mai mult de o dată.
Prima lege a lui Kirchhoff se aplică nodurilor și este formulată după cum urmează:
Suma algebrică a curenților la nod este zero
Se cheamă o sumă algebrică, deoarece direcția curentului față de nod trebuie luată în considerare. Toți curenții direcționați către nod intră într-o sumă cu un semn, iar cei direcționați din nod - cu opusul. Prima lege a lui Kirchhoff poate fi formulată diferit:
Suma curenților care curg în nod este egală cu suma curenților ieșirii
Sensul fizic al primei legi a lui Kirchhoff este că acumularea de sarcină nu poate avea loc la nodurile circuitului electric.
Legea a doua a lui Kirchhoff se aplică circuitelor închise ale unui circuit electric și este formulată după cum urmează:
În orice contur închis, suma algebrică a tensiunilor pe
elementele circuitului sunt egale cu suma emf-ului din acest circuit
În această definiție este de asemenea subliniat faptul că suma ar trebui să fie algebrică, ceea ce înseamnă că este necesar să se țină seama de semnalele de tensiune și EMF care intră în suma tensiunilor. Într-o buclă închisă, curentul poate curge numai într-o singură direcție, deci direcția fluxului curent trebuie să fie selectată. După aceasta, conturul este traversat în direcția selectată, iar căderea de tensiune pe elementul sau sursa EMF este considerată pozitivă dacă curentul prin element sau EMF este același cu direcția de by-pass. În caz contrar, tensiunile corespunzătoare și EMF sunt însumate cu semnul opus.
Pe baza legilor lui Kirchhoff, sunt compilate ecuații pentru curenți necunoscuți în ramuri. Sistemul de ecuații obținut este liniar, soluția sa ne permite să găsim curenți necunoscuți în ramurile lanțului. Rezultatul calculului poate fi verificat în programul EWB, prin conectarea ampermetrilor la ruperea ramurilor corespunzătoare.
Diagramele schematice pentru calcul sunt prezentate în tabelul 4, variantele sarcinilor și valorile nominale ale rezistențelor și ale surselor CEM în tabelul 5.
Progresul muncii
1. În introducere, formulați principiile teoretice utilizate;
2. Determinați datele inițiale pentru calcul: schema conexiunilor, valorile rezistențelor și sursele CEM;
3. Introduceți simbolurile pentru noduri, contururi. Setați direcția fluxului de curenți și ocoliți contururile în sensul acelor de ceasornic, desenați o diagramă cu notația indicată;
4. Să compună un sistem de ecuații în conformitate cu prima și a doua lege a lui Kirchhoff;
5. Elaborarea unui sistem de ecuații pentru curenții de buclă și ecuații pentru determinarea curenților în ramuri;
5. Aduceți sistemul de ecuații la formularul standard, inclusiv în fiecare
ecuația este necunoscută;
6. Alegeți metoda de rezolvare a sistemului de ecuații, executați soluția, ghidată de metoda aleasă, progresul soluției cu toate transformările cheie și explicațiile pentru a aduce raportul;
7. Dacă se obțin curenți negativi pentru curenți, trageți un nou circuit cu direcții corectate de curenți;
8. Efectuați verificarea soluției înlocuind necunoscutele găsite în ecuațiile originale, în cazul neîndeplinirii condițiilor de verificare, repetați calculul și găsiți eroarea;
9. Asamblați circuitul în EWB. Măsurați curenții solicitați prin includerea ampermetrilor în fiecare ramură a circuitului investigat și prin scăderea tensiunii pe toate rezistențele circuitelor;
10. Înregistrați rezultatele calculelor și măsurătorilor în raport, sub forma tabelului 6;
Rezultatele calculelor de cercetare
Metoda de calcul curentă
Rezultatele calculului curenților și tensiunilor din ramurile lanțului.
Rezultatele măsurării curenților și tensiunilor în ramurile unui lanț.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: