Закон Ома

1. В электрической цепи за положительное направление эдс Е принимается направление, совпадающее с силой, действующей на положительный заряд, т.е. от «–» источника к «+» источника питания.

За положительное направление напряжения U принято направление, совпадающее с направлением действия электрического поля, т.е. от «+» к «–» источника.

За положительное направление тока I принято направление, совпадающее с перемещением положительных зарядов, т.е. от «+» к «–» источника.

Электродвижущая сила источника в электрической цепи может иметь одинаковое и противоположное направление с током. В первом случае источник эдс работает в режиме генератора, т.е. является источником электрической энергии. При этом эдс оказывается больше напряжения на его зажимах (Е > U). При направлении эдс в цепи противоположно току источник становится потребителем электрической энергии, и эдс оказывается меньше напряжения U на зажимах источника (Е < U) на величину

внутреннего падения напряжения IRвт, где Rвт – внутреннее сопротивление источника.

При расчетах электрических цепей реальные источники электрической энергии заменяются схемами замещения. Схема замещения источника эдс содержит эдс и внутреннее сопротивление Rвт источника, которое много меньше сопротивления Rн потребителя электроэнергии (Rвт << Rн). При расчетах часто приходится внутреннее сопротивление источника эдс приравнивать нулю.

2. В идеализированном источнике эдс падение напряжения на внутреннем сопротивлении IRвт = 0, при этом напряжение на зажимах источника U = const не зависит от тока I и равно эдс источника (U = E). В этом случае источник электроэнергии работает в режиме, близком к режиму холостого хода.

3. В источниках тока внутреннее сопротивление во много раз превосходит сопротивление потребителя электроэнергии (Rвт >> Rн), при этом в источнике тока ток является величиной практически постоянной, не зависящей от нагрузки (j = const).

4. Реальный источник электрической энергии можно представить в схеме замещения последовательным соединением идеального источника эдс и внутреннего сопротивления Rвт или параллельным соединением идеального источника тока и внутренней проводимости . При расчетах электрических цепей источник тока может быть заменен эквивалентным источником эдс, и наоборот, что в ряде случаев упрощает расчет.

5. Для участка цепи, не содержащего источник энергии например, для схемы пассивного участка

,

связь между током I и напряжением U12 определяется законом Ома для участка цепи

где ϕ1 и ϕ2 – потенциалы точек 1 и 2 цепи соответствен U₁₂ = ϕ1 – ϕ2 – напряжение (разность потенциалов) между точками 1 и 2 цепи; ∑R – арифметическая сумма сопротивлений на участке цепи; R1 и R2 – сопротивления участков цепи.

Для участка цепи, содержащего источники эдс схемы, т.е. для активного участка цепи, связь между током I, напряжением U₁₂ и эдс источников определяется обобщенным законом Ома

где ∑E – алгебраическая сумма всех эдс участка цепи, причем со знаком «+» в нее входят эдс, совпадающие с направлением тока I.

6 На основании закона сохранения энергии мощность, развиваемая источниками электрической энергии, должна быть равна мощности преобразования в цепи электрической энергии в другие виды энергии

где ∑EI – сумма мощностей, развиваемых источниками; ∑ I²R– сумма мощностей всех приемников и необратимых преобразований энергии внутри источников (потери мощности на внутренних сопротивлениях).

Приведенное равенство называется балансом мощностей электрической цепи.

Если положительное направление тока совпадает с направлением эдс и в результате расчета получено положительное значение тока, то источник вырабатывает (генерирует) электрическую энергию, т.е. работает в режиме генератора. Если же получено отрицательное значение тока, то произведение EI отрицательно, т.е. источник работает в режиме потребителя и является приемником электрической энергии (например, электродвигатель, аккумулятор в режиме зарядки).

7 Коэффициент полезного действия (кпд) электрической цепи – это отношение мощности приемника (полезной) к суммарной мощности всех потребителей

8 Потенциальной диаграммой называется график зависимости ϕ(R), построенный при обходе контура или участка цепи. Потенциальную диаграмму строят в прямоугольной системе координат, при этом по оси абсцисс откладывают в соответствующем масштабе сопротивления всех участков цепи, а по оси ординат – потенциалы соответствующих точек. При построении потенциальной диаграммы одна из точек цепи (произвольно) условно заземляется, т.е. принимается, что потенциал ее ϕ = 0. На диаграмме эта точка помещается в начале координат.

9 Правила, определяющие характер изменения потенциала:

• на участке, где действует эдс, потенциал возрастает в направлении действия эдс;

• на участке, где величина сопротивления и напряжения совпадает с током, потенциал понижается по ходу тока и повышается против тока, так как ток направлен от большего потенциала к меньшему.

Дата добавления: 2015-05-06