Ikk1
0.
(3.4)
Подставим (3.3) в (3.4) и выразим напряжение Uab:
n
(Ek
k1
n
Uab) gk
0;
(Ek gk
k1
n
Uab gk) 0;
n
Ek gk
k1
Uab gk
k1
n Ek gk
0;
Uab
k1 .
n gk
k1
Зная узловое напряжение Uab
очень просто получить все токи ветвей:
U
E
U
1 1 1
ab
I 1 ab
R1
(E
) g;
k k
U
ab
. . .
. . . .
. . . .
kI Ek
Uab
Rk
(E
) g.
Данныйметоднаиболееэффективен,когдатребуетсянайтивеличинутока тольководнойизветвейсложнойэлектрическойцепиприразличных
значениях
сопротивления
Rxэтой ветви (на практике это встречается очень часто, например,
при настройке схем).
Пусть, например, дана цепь вида (рис.3.5).
Требуется определить ток Iв ветви с сопротивлением вызывается совместным действием ЭДС в левой части схемы.
Rx, который
Рис.3.5 Представим данную цепь в виде активного двухполюсника
(рис.3.6).Рис.3.7Рис.3.6Суть метода заключается в том, чтобы заменить этот двухполюсник
некоторой
эквивалентной ЭДС EЭ
с внутренним сопротивлением
RЭ(рис.3.7). Тогда искомый
ток Iможет быть определён по формуле
I
EЭ.
RЭR
x Докажем возможность такой замены и определим E
Э -
Разомкнем цепь в точке a (рис.3.8).
и
RЭ.
Рис.3.8 Рис.3.9
Тогда хода U0 .
I 0 , а между зажимами а и b′ будет действовать напряжение холостого
-
Между зажимами a и b′ включим ЭДС E , по величине равную напряжению
U
0 , но направленную ему навстречу (рис.3.9). Очевидно, что ток через
сопротивление
Rxтакже будет равен нулю, т.е.
I 0 .
-
Введем в цепь дополнительную ЭДС E , равную и противоположную ЭДС
E (рис.3.10).
Рис.3.10Очевидно, что эта схема на рис.3.17 эквивалентна первоначальной (рис.3.6), в
которой по сопротивлению
Rxпротекает ток I.
Отсюда следует, что
E E
U, т.е. эквивалентная ЭДС равна напряжению
0 Эхолостого хода на зажимах разомкнутой ветви, в которой определяется ток.
Напряжение холостого хода U0
определяется любым методом.
Следовательно,
I EЭ E
U0 .
RЭ RxRЭ Rx
RЭ Rx
В данной формуле
RЭпредставляет собой результирующее сопротивление
всей цепи двухполюсника найденное при условии, что все ЭДС равны нулю, а все сопротивления, включая и внутренние сопротивления ЭДС, остались неизменными
(т.е.
RЭ– есть входное сопротивление пассивного двухполюсника относительно
зажимов a и b).
Иногда целесообразно при расчётах (например, в схемах с электронными и полупроводниковыми элементами) заменить активный двухполюсник не
эквивалентнойЭДС,аэквивалентнымисточникомтока.Вэтомслучае
неизменная
сила тока источника тока
IЭравна:
R ЭI EЭ,
Э
а
сопротивлениеRЭподключается параллельно источнику
тока. -
1 ... 8 9 10 11 12 13 14 15 ... 56
Для проверки правильности выполненных расчётов составляется баланс мощности, реализующий, фактически, закон сохранения энергии в электрической
цепи. Из физики известно, что мощность связана с энергией выражением
Очевидно, что на единичном интервале времени ( t 1 c), W P.
W P.
t
В соответствии с законом сохранения энергии, энергия, поступающая в электрическую цепь от источников электрической энергии (ЭДС и тока), должна быть равна энергии, поступающей в приёмники (сопротивления R, индуктивности L и ёмкости C). Энергия, поступающая в сопротивление, выделяется на нём в виде
теплоты
Q I2 R1
в окружающее пространство, где I– ток, проходящий через
сопротивление. В индуктивности и ёмкости поступающая из источника энергия накапливается в виде энергии магнитного поля катушки и энергии электрического поля конденсатора соответственно.
Для линейной электрической цепи постоянного тока уравнение баланса активной мощности в общем случае имеет вид
n E I
UJ J
I2 R,
mkk
k1
k
k1
kkk
Nk1
где
Ek Ik– мощность, выдаваемая в цепь источниками ЭДС (если направление
действия ЭДС совпадает с направлением протекающего через него тока, то