Сила тока и напряжение в электрической цепи переменного тока. Сила тока и напряжение в электрической цепи

формулы расчета мощности в проводнике

Прохождение электрического тока через любую проводящую среду объясняется наличием в ней некоторого количества носителей заряда: электронов – для металлов, ионов – в жидкостях и газах. Как найти её величину, определяет физика силы тока.

Электрический ток в проводнике

В спокойном состоянии носители движутся хаотично, но при воздействии на них электрического поля движение становится упорядоченным, определяемым ориентацией этого поля – возникает сила тока в проводнике. Количество носителей, участвующих в переносе заряда, определяется физической величиной – силой тока.

От концентрации и заряда частиц-носителей, или количества электричества, напрямую зависит сила тока, проходящего через проводник. Если принять во внимание время, в течение которого это происходит, тогда узнать, что такое сила тока, и как она зависит от заряда, можно, используя соотношение:

Зависимость силы тока от электрического заряда

Входящие в формулу величины:

I – сила электрического тока, единицей измерения является ампер, входит в семь основных единиц системы Си. Понятие «электрический ток» ввёл Андре Ампер, единица названа в честь этого французского физика. В настоящее время определяется как ток, вызывающий силу взаимодействия 2×10-7 ньютона между двумя параллельными проводниками, при расстоянии 1 метр между ними;
Величина электрического заряда, применённая здесь для характеристики силы тока, является производной единицей, измеряется в кулонах. Один кулон – это заряд, проходящий через проводник за 1 секунду при токе 1 ампер;
Время в секундах.

Сила тока через заряд может вычисляться с применением данных о скорости и концентрации частиц, угла их движения, площади проводника:

I = (qnv)cosαS.

Также используется интегрирование по площади поверхности и сечению проводника.

Определение силы тока с использованием величины заряда применяется в специальных областях физических исследований, в обычной практике не используется.

Связь между электрическими величинами устанавливается законом Ома, который указывает на соответствие силы тока напряжению и сопротивлению:

Сила тока участка цепи и цепи с источником тока

Сила электрического тока здесь как отношение напряжения в электрической цепи к её сопротивлению, эти формулы используются во всех областях электротехники и электроники. Они верны для постоянного тока с резистивной нагрузкой.

В случае косвенного расчета для переменного тока следует учитывать, что измеряется и указывается среднеквадратичное (действующее) значение переменного напряжения, которое меньше амплитудного в 1,41 раза, следовательно, максимальная сила тока в цепи будет больше во столько же раз.

При индуктивном или емкостном характере нагрузки вычисляется комплексное сопротивление для определённых частот – найти силу тока для такого рода нагрузок, используя значение активного сопротивления постоянному току, невозможно.

Так, сопротивление конденсатора постоянному току практически бесконечно, а для переменного:

RC = 1/ FC.

Здесь RC – сопротивление того же конденсатора ёмкостью С, на частоте F, которое во многом зависит от его свойств, сопротивления разных типов ёмкостей для одной частоты значительно различаются. В таких цепях сила тока по формуле, как правило, не определяется – используются различные измерительные приборы.

Для нахождения значения силы тока при известных значениях мощности и напряжения, применяются элементарные преобразования закона Ома:

Тут сила тока – в амперах, сопротивление – в омах, мощность – в вольт-амперах.

Электрический ток имеет свойство разделяться по разным участкам цепи. Если их сопротивления различны, то и сила тока будет разной на любом из них, так находим общий ток цепи.

I = I1 + I2 + I3

Общий ток цепи равен сумме токов на её участках – при полном проходе через электрическую замкнутую цепь ток разветвляется, затем принимает исходное значение.

Видео

Оцените статью:

elquanta.ru

Ответы на вопросы "Постоянный электрический ток. § 12. Расчет силы тока и напряжения в электрических цепях"

1. Найдите разность потенциалов на резисторах, сопротивление которых 2 0м и 4 0м, в схеме, изображенной на рисунке 39.[2 В, 8 В]

Дано:

Решение:

Найдем полное сопротивление цепи RП (см. рисунок):

1. Найдите разность потенциалов на резисторах, сопротивление которых 2 0м и 4 0м, в схеме, изображенной на рисунке 39.[2 В, 8 В]

Дано:

Решение:

Найдем полное сопротивление цепи RП (см. рисунок):

в 2 раза больше, чем

следовательно по

пойдет вдвое

меньший ток.

Ответ:

2. В вашем распоряжении три резистора: 3 0м, 5 0м и 6 0м. Какие возможные сопротивления можно получить, комбинируя или используя отдельно эти резисторы? Нарисуйте соОтветствующие схемы соединений. [0,7 Ом; 1,9 Ом; 2,0 Ом; 2,4 Ом; 2,7 Ом; 3 Ом; 3,2 Ом; 3,4 Ом; 5 Ом; 5,7 Ом; 6 Ом; 7 Ом; 7,9 Ом; 8 Ом; 9 Ом; 11 Ом; 14 Ом]

Дано:

Найти: все комбинации

Комбинации из 3-х резисторов:

Комбинации из 2-х резисторов:

Комбинации из 1-ого резистора:

3. Три резистора 40 Ом, 60 Ом и 120 Ом соединены параллельно в группу, которая включена последовательно резисторам сопротивлениями 15 0м и 25 0м. ЭДС источника 240 В. Найдите: 1)силу тока, протекающего через сопротивление 25 0м; 2) разность потенциалов на параллельной группе; 3) напряжение на сопротивлении 15 0м; 4) силу тока через сопротивление 60 Ом; 5) силу тока через сопротивление 40 Ом. [1) 4 А; 2) 80 В; 3) 60 В; 4) 1,34 А; 5) 2 А]

Дано:

Решение:

R1, R2, R3 соединены параллельно, следовательно

Ответ:

4. Найдите заряд на конденсаторе, включенном в электрическую схему, изображенную на рисунке 40. Все величины, указанные на схеме известны. Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.[q = 3CU/4]

Дано:

Решение:

Найдем эквивалентное сопротивление цепи (см. рисунок) без учета конденсатора:

Обозначим напряжение в точке А как

а в точке

Тогда в

точке С напряжение будет таким же, как и в точке А, а в точке D,

IR/2 - сила тока, который идет через верхний резистор.)

Заряд на конденсаторе найдем по формуле

Ответ:

5. Рассчитайте разность потенциалов Uab в электрической схеме, показанной на рисунке 41. Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.[0,05 U]

Дано:

Решение:

Решается аналогично предыдущей задаче.

Ответ:

5terka.com

Сила тока и напряжение в электрической цепи переменного тока

Цель работы: изучение активного, реактивного и полного сопротивлений, мощности, наблюдение резонанса напряжений в цепи переменного тока.

Литература: /1,3/

Если в цепи из сопротивления, индуктивности и емкости действует меняющаяся, например, косинусоидальная ЭДС /1/,

то в цепи возникнут вынужденные электрические колебания и ток, протекающий через любую точку цепи, будет переменным. Но определению, переменным током, называется ток, гармонически меняющийся с течением времени

/2/,

здесь Jₒ - амплитудное (максимальное) значение силы тока, i – её мгновенное значение, (wt·φ) – фаза колебаний, φₒ - начальная фаза, w – круговая частота, связанная с частотой f периодом Т известными соотношениями: . В энергетических промышленных системах обычно применяется ток частотой f=50Гц.

Протекающий в цепь электрический ток создает тепловые, механические и другие эффекты. Для постоянного тока количество выделяющегося при его прохождении по проводнику тепла определяется законом Джоуля–Ленца . Сила переменного тока изменяется по абсолютной величине от нуля до амплитудного значения. Закон Джоуля–Ленца справедлив для мгновенных значений мощности Pt силы тока i: Pt=i2R. Для практики представляет интерес не мгновенное значение мощности, а её среднее значение за период Т: . Величину называют действующим (эффективным) значением силы тока. Действующее значение силы переменного тока равно силе постоянного тока, выделяющего на том же сопротивлении R за то же время t такое же количество тепла, как и переменный ток. Аналогично, эффективное значение напряжения . Электроизмерительные приборы обычно градуируются именно в эффективных значениях.

Рассмотрим цепь, состоящую из сопротивления R, не обладающего индуктивность и емкостью (такое сопротивление называют активным) (рис.1.). Пусть к зажимам сопротивления R приложено напряжение, изменяющееся по закону

U=UₒCos w t /3/

Мгновенное и амплитудное значение квазистационарных токов подчиняются закону Ома:

/4/,

где . Из выражения /3/ и /4/ следует, что сила тока и напряжение на активном сопротивлении колеблются в одной фазе – синфазные. Фазовые соотношения между переменными токами и напряжением особенно наглядны, если изобразить их с помощью векторных диаграмм (рис.1б). Выберем произвольное направление, которое назовем осью токов. Отложим вдоль этого направления вектор, длина которого равна амплитудному значению тока . Поскольку напряжение и ток в данном случае синфазные, вектор, соответствующий напряжению, также будет направлен вдоль оси токов, длина его .

Подадим переменное напряжение на концы катушки с индуктивность L и пренебрежимо малым сопротивлением и емкостью. В катушке потечет переменный ток, Вследствие чего возникает ЭДС самоиндукции .

Закон Ома для неоднородного участка цепи постоянного тока: .

Записываем его для мгновенного значения тока и напряжения в цепи (рис.2а). С учетом того, что выражение /5/ примет вид:

откуда ,

Интегрирование этого выражения дает . Постоянная составляющая тока отсутствует, поэтому Const=0. Таким образом, ,

где . Итак, имеем ; /6/

Из сравнения этих выражений следует, что падение напряжения на индуктивности опережает по фазе ток, текущий через индуктивность, на , что показано на векторной диаграмме (рис.2б). Сопоставляя, соотношение с законом Ома видит, что роль сопротивления в данном случае играет величина , которую называют реактивным индуктивным сопротивлением.

Пусть переменное напряжение подано на конденсатор (рис.3а), (индуктивностью и сопротивлением проводящих проводов пренебрегаем). Конденсатор непрерывно перезаряжается, вследствие чего в цепи течет переменный ток. Напряжение на конденсаторе можно считать равным внешнему напряжению /7/

отсюда /8/

Поскольку , то, продифференцировав выражение /8/, находим

/9/,

где , величина называется реактивным емкостнымсопротивлением. Сравнивая /7/ и /9/ находим, что падение напряженияна емкости отстает по фазе от тока на (рис.3б).

Рассмотрим цепь, состоящую из соединенного последовательно активного сопротивления R, индуктивности L и емкости C (рис.4а). Подадим на концы напряжение частоты w. В цепи возникает переменный ток той же частоты, амплитуда Jₒ и фаза которого определяются параметрами R, L, C. Этот ток вызовет на активом сопротивлении падение напряжения UR, амплитуда которого Uₒ=JₒR, а фаза совпадает с фазой тока. Поэтому на векторной диаграмме (рис.4б) вектор, изображающий URотложен по оси токов, а его величина равна амплитудному значению RJₒ.

Падение напряжения на индуктивности UL (с амплитудой wLJₒ) опережает ток по фазе на , поэтому вектор, изображающий UL повернут относительно оси токов на угол против часовой стрелки (а его длина равна wLJₒ). Падение напряжения на емкости Uс (имеющее амплитуду ) отстает от по фазе , следовательно вектор изображающий Uс должен быть повернут относительно оси токов на угол по часовой стрелке. Падение напряжения UL, URи Uс в сумме должны быть равны приложенному к цепи напряжению U (его длина равна Uₒ). Этот вектор образует, с осью токов угол дает разность фаз между напряжением U и силой тока i. Из прямоугольного треугольника, гипотенуза которого Uₒ следует, что , откуда

Это закон Ома для рассматриваемой цепи переменного тока. Итак, если напряжение на зажимах цепи измеряется, по закону то в цепи течет ток , где и Jₒ определяются формулами /10/ и /11/. Величина

называется полным сопротивлением цепи; величина называется реактивным сопротивлением. Ток отстает от напряжения ( >0) или опережает его ( <0) в зависимости от соотношения между xLи xc. При > ток отстает от напряжения, при < ток опережает напряжение. Если = , изменение тока и напряжения происходит синфазно ( =0). При удовлетворяющей этому условию частоте полное сопротивление цепи Z имеет наименьшее возможное при данных R, L и C значение, равное R. Соответственно сила тока достигает наибольшего (возможного при данном Uₒ) значении. При этом падение напряжения на активном сопротивлении равно внешнему напряжению, приложенному к цепи. Это явление называется резонансом напряжений, а частота - резонансной частотой.

Мгновенное значение мощности, выделяющейся в цепи, равно произведению мгновенных значений напряжения и силы тока.

Практически интерес представляет средняя мощность P

где J и U – эффективные значения силы тока и напряжения.

называют коэффициентом мощности.

Задание №1

1. Какой ток называется переменным?

2. Что называется эффективным значением тока и напряжения?

3. Каковы фазовые соотношения между током и напряжением в цепи переменного тока: 1/с активным сопротивлением? 2/с индуктивным? 3/с емкостным сопротивлением?

4. С помощью векторной диаграммы получите закон Ома для цепи переменного тока, содержащей последовательно соединенные активное, индуктивное и емкостное сопротивления.

5. Какова мощность, выделяемая в цепи переменного тока?

6. что такое коэффициент мощности, каков его физический смысл?

7. Что такое резонанс напряжений? Как его можно наблюдать?

Выполнение работы.

Приборы и принадлежности: лабораторный автотрансформатор ЛАТР, ваттметр, цена деления ваттметра определяется по формуле:

где Jпр – предел измерения по току,

Uпр – предел измерения по напряжению, n – число делений шкалы ваттметра, миллиамперметр, вольтметры, батарея конденсаторов, катушка индуктивности с замкнутым сердечником, реостат 300-500 Ом.

1. Проверить соответствие собранной установки схеме, приведенной на рис.5. Познакомиться с паспортными данными приборов, внести их в табл.1 (см. работу 1) и рассчитать абсолютные погрешности приборов.

2. Включить схему в цепь переменного тока и трижды измерить значения тока, мощности, общего напряжения на всех видах нагрузки при разных показаниях вольтметра. Данные занести в таблицу 2.

Таблица 2. Результаты измерений

Uс

цена делен.

число делен.

U B

цена делен.

число делен.

J A

цена делен.

число делен.

P Вт

цена делен.

число делен.

Ua B

цена делен.

число делен.

UL B

цена делен.

число делен.

Uс B

Задание №2

Изменяя в цепи емкость и индуктивность, добиться резонанса напряжений. Данные занести в таблицу 2.

Задание №3

Обработка результатов измерений.

1. Вычислить сопротивления в цепи переменного тока: активное индуктивное , емкостное , полное

2. Оцените погрешности определения сопротивлений.

3. Сравнить полученное значение полного сопротивления со значением, полученным по формуле:

4. Вычислить индуктивность и емкость. Результаты вычислений свести в таблицу3.

Таблица 3. Результаты измерений

Номер измерения

Cos

5. По измеренным Ua, UL, Uспостроить векторную диаграмму. Определить , Cos .

6. Вычислить коэффициент мощности по формуле: , где P – мощность, измеряемая ваттметром. Сравнить со значением Cos , полученным из векторной диаграммы.

7. Построить векторную диаграмму для случая резонанса напряжений.

8. Сформулировать выводы.

Дата добавления: 2015-07-15; просмотров: 222 | Нарушение авторских прав

mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.069 сек.)

mybiblioteka.su

Ток, напряжение и мощность в электрической цепи.

Количество просмотров публикации Ток, напряжение и мощность в электрической цепи. - 15

Рис 1.2

Основные понятия об электрической цепи.

Электрические цепи постоянного тока.

Электрической цепью называют совокупность гальванически соединенных друг с другом источников электрической энергии и ее потребителей (нагрузок), в которых может возникать электрический ток. С помощью источников тот или иной вид энергии (энергия сжигаемого топлива, падающей воды, атомная и химическая энергия и т.д.) преобразуется в электрическую энергию.

Приемники, напротив - преобразуют электрическую энергию в другие ее виды (механическую, тепловую, химическую, энергию светового излучения и т.д.).

Графическое изображение электрической цепи с помощью условных обозначений ее элементов принято называть электрической схемой цепи.

Электрические цепи подразделяются на разветвленные и неразветвленные. Простейшая неразветвленная цепь представлена на рис. 1.1. Во всех элементах неразветвленной цепи действует один и тот же ток. Разветвленная цепь (рис. 1.2) имеет в своем составе ветви, узлы, контуры. Ветвь - это участок цепи, состоящий из последовательно соединенных элементов и заключенный между двумя узлами. В каждой ветви существует свой ток.

Узел - это точка в электрической схеме цепи, где гальванически соединяются не менее трех ветвей. Любой замкнутый путь на схеме принято называть контуром. Независимым принято называть контур, содержащий хотя бы одну ветвь, не включенную в иной контур.

Пример разветвленной электрической цепи приведен на рис. 1.2. В схеме два узла обозначенные буквами ʼʼаʼʼ и ʼʼbʼʼ, три ветви, расположенные между узлами и два независимых контура.

Электрический ток и напряжение являются основными величинами, характеризующими состояние электрических цепей. Электрический ток в проводниках представляет явление упорядоченного движения электрических зарядов под действием электрического поля. Под словами ток понимают также интенсивность или силу тока, измеряемую количеством электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника в единицу времени:

,[A](1.1)

где ∆q - электрический заряд, прошедший за время ∆t через поперечное сечение проводника.

Следовательно, ток характеризует скорость изменения заряда во времени.

В системе СИ заряд измеряется в кулонах (Кл), время - в секундах, а ток - в Амперах (А).

Ток является скалярной алгебраической величиной, знак которой зависит от направления движения одноименных зарядов, а именно условно принятого положительного заряда. Для однозначного определения знака тока достаточно произвольно выбрать одно из двух возможных направлений за положительное, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ отмечается стрелкой (см. рис. 1.2.). Перед началом анализа электрической цепи крайне важно отметить во всех ветвях положительные направления токов, выбор которых должна быть произвольным. Закон изменения тока во времени должна быть выражен функцией времени произвольной формы.

Постоянным принято называть ток, значение которого неизменно во времени при неизменных параметрах электрической цепи. Постоянный ток принято обозначать буквой I.

Прохождение электрического тока в цепи связано с преобразованием или потреблением энергии. Для определения энергии, затрачиваемой при перемещении заряда между двумя рассматриваемыми точками проводника, вводят новую величину - напряжение.

Электрическим напряжением между двумя точками называют количество энергии, затрачиваемой на перемещение заряда из одной точки в другую.

, [В] (1.2.)

где W – энергия электрического поля. При измерении энергии в джоулях (Дж) и заряда в кулонах (Кл) напряжение измеряется в вольтах (В).

Для однозначного определения знака напряжения между двумя выводами рассматриваемого участка цепи одному из выводов условно приписывают положительную полярность, которую отмечают либо знаком <+>, либо стрелкой, направленной от вывода (рис. 1.3). Напряжение положительно, в случае если его полярность совпадает с выбранной.

Обычно условно положительную полярность напряжения выбирают согласованной с выбранным положительным напряжением тока, когда стрелки для тока и напряжения совпадают. В цепях постоянного тока напряжение принято обозначать буквой U.

Из определения напряжения (1.2) получается выражение энергии W, затраченной на перемещение заряда qна участке цепи с напряжением U к моменту времени t:

(1.3)

Дифференцирование этого равенства во времени дает выражение мгновенной мощности p - скорости изменения энергии во времени :

(1.4)

Мощность измеряется в Ваттах (Вт). Мощность в электрической цепи постоянного тока обозначается буквой P и равна P=UI. Она является алгебраической величиной, знак которой определяется знаком напряжения и тока: при совпадении этих знаков мощность положительна (Р>0), что соответствует потреблению энергии в рассматриваемом участке цепи; при несовпадении знаков тока и напряжения мощность отрицательна (P<0), что означает выделение ее из участка цепи (такой участок является источником энергии).

referatwork.ru

Постоянный электрический ток

на главную

Официальный сайт АНО ДО Центра "Логос", г.Глазов

http://logos-glz.ucoz.net/

ГОТОВИМСЯ К УРОКУ

Кинематика

Динамика

МКТ

Термодинамика

Электростатика

Электрический ток

Электрический ток в средах

Магнитное поле Электромагнитная индукция

Оптика

Методы познания

постоянный электрический ток немного о физике:

Что называют электрическим током?

Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц под действием сил электрического поля или сторонних сил.

За направление тока выбрано направление движения положительно заряженных частиц.

Электрический ток называют постоянным, если сила тока и его направление не меняются с течением времени.

Условия существования постоянного электрического тока.

Для существования постоянного электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц и наличие источника тока. в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля.

Источник тока - устройство, в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля. В источнике тока на заряженные частицы в замкнутой цепи действуют сторонние силы. Причины возникновения сторонних сил в различных источниках тока различны. Например в аккумуляторах и гальванических элементах сторонние силы возникают благодаря протеканию химических реакций, в генераторах электростанций они возникают при движении проводника в магнитном поле, в фотоэлементах - при действия света на электроны в металлах и полупроводниках.

Электродвижущей силой источника тока называют отношение работы сторонних сил к величине положительного заряда, переносимого от отрицательного полюса источника тока к положительному.

Основные понятия.

Сила тока - скалярная физическая величина, равная отношению заряда, прошедшего через проводник, ко времени, за которое этот заряд прошел.

где I - сила тока, q - величина заряда (количество электричества), t - время прохождения заряда.

Плотность тока - векторная физическая величина, равная отношению силы тока к площади поперечного сечения проводника.

где j -плотность тока, S - площадь сечения проводника.

Направление вектора плотности тока совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц.

Напряжение - скалярная физическая величина, равная отношению полной работе кулоновских и сторонних сил при перемещении положительного заряда на участке к значению этого заряда.

где A - полная работа сторонних и кулоновских сил, q - электрический заряд.

Электрическое сопротивление - физическая величина, характеризующая электрические свойства участка цепи.

где ρ - удельное сопротивление проводника, l - длина участка проводника, S - площадь поперечного сечения проводника.

Проводимостью называется величина, обратная сопротивлению

где G - проводимость.

Законы Ома.

Закон Ома для однородного участка цепи.

Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению при постоянном сопротивлении участка и обратно пропорциональна сопротивлению участка при постоянном напряжении.

где U - напряжение на участке, R - сопротивление участка.

Закон Ома для произвольного участка цепи, содержащего источник постоянного тока.

где φ1- φ2 + ε = U напряжение на заданном участке цепи, R - электрическое сопротивление заданного участка цепи.

Закон Ома для полной цепи.

Сила тока в полной цепи равна отношению электродвижущей силы источника к сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участка цепи.

где R - электрическое сопротивление внешнего участка цепи, r - электрическое сопротивление внутреннего участка цепи.

Короткое замыкание.

Из закона Ома для полной цепи следует, что сила тока в цепи с заданным источником тока зависит только от сопротивления внешней цепи R.

Если к полюсам источника тока подсоединить проводник с сопротивлением R<< r, то тогда только ЭДС источника тока и его сопротивление будут определять значение силы тока в цепи. Такое значение силы тока будет являться предельным для данного источника тока и называется током короткого замыкания.

Последовательное и параллельное

соединение проводников.

Электрическая цепь включает в себя источника тока и проводники (потребители, резисторы и др), которые могут соединятся последовательно или параллельно.

При последовательном соединении конец предыдущего проводника соединяется с началом следующего.

Во всех последовательно соединенных проводниках сила тока одинакова:

I1= I2=I

Сопротивление всего участка равно сумме сопротивлений всех отдельно взятых проводников:

R = R1+ R2

Падение напряжения на всем участке равно сумме паданий напряжений на всех отдельно взятых проводниках:

U= U1 +U2

Напряжения на последовательно соединенных проводниках пропорциональны их сопротивлениям.

При параллельном соединении проводники подсоединяются к одним и тем же точкам цепи.

Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме токов, текущих в каждом проводнике:

I = I1+ I2

Величина, обратная сопротивлению разветвленного участка, равна сумме обратных величин обратных сопротивлениям каждого отдельно взятого проводника:

Падение напряжения во всех проводниках одинаково:

U= U1 = U2

Силы тока в проводниках обратно пропорциональны их сопротивлениям

Смешанное соединение - комбинация параллельного и последовательного соединений.

Правила Кирхгофа.

Для расчета разветвленных цепей, содержащих неоднородные участки, используют правила Кирхгофа. Расчет сложных цепей состоит в отыскании токов в различных участках цепей.

Узел - точка разветвленной цепи, в которой сходится более двух проводников.

1 правило Кирхгофа: алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю;

где n - число проводников, сходящихся в узле, Ii- сила тока в проводнике.

токи, входящие в узел считают положительными, токи, отходящие из узла - отрицательными.

2 правило Кирхгофа: в любом произвольно выбранном замкнутом контуре разветвленной цепи алгебраическая сумма произведений сил токов и сопротивлений каждого из участков этого контура равна алгебраической сумме ЭДС в контуре.

Чтобы учесть знаки сил токов и ЭДС выбирается определенное направление обхода контура(по часовой стрелке или против нее). Положительными считают токи, направление которых совпадает с направлением обхода контура, отрицательными считают токи противоположного направления. ЭДС источников электрической энергии считают положительными если они создают токи, направление которых совпадает с направлением обхода контура, в противном случае - отрицательными.

Порядок расчета сложной цепи постоянного тока.

Произвольно выбирают направление токов во всех участках цепи.
Первое правило Кирхгофа записывают для (m-1) узла, где m - число узлов в цепи.
Выбирают произвольные замкнутые контуры, и после выбора направления обхода записывают второе правило Кирхгофа.
Система из составленных уравнений должна быть разрешимой: число уравнений должно соответствовать количеству неизвестных.

Шунты и добавочные сопротивления.

Шунт - сопротивление, подключаемое параллельно к амперметру (гальванометру), для расширения его шкалы при измерении силы тока.

Если амперметр рассчитан на силу тока I0, а с помощью него необходимо измерить силу тока, превышающую в n раз допустимое значение, то сопротивление, подключаемого шунта должно удовлетворять следующему условию:

Добавочное сопротивление - сопротивление, подключаемое последовательно с вольтметром (гальванометром), для расширения его шкалы при измерении напряжения.

Если вольтметр рассчитан на напряжение U0, а с помощью него необходимо измерить напряжение, превышающее в n раз допустимое значение, то добавочное сопротивление должно удовлетворять следующему условию:

nika-fizika.narod.ru

Каталог товаров