Основные законы и методы расчета электрических цепей при постоянных токах и напряжениях

I. Линейные электрические цепи с сосредоточенными параметрами.

ЭТЭ

Электрической цепью называют совокупность устройств, предназначенных для передачи, распределения и взаимного преобразования электрической (электромагнитной) и других видов энергии, описываемых понятиями электродвижущая сила (ЭДС), ток и напряжение.

Основными элементами электрических цепей являются источники и приёмники электрической энергии, которые соединяются между собой проводами.

В источниках электрической энергии, далее просто источники, (гальванические элементы, аккумуляторы, электромашинные генераторы и т.д.). Химическая, механическая, тепловая энергии или энергия других видов превращается в электрическую.

В приёмниках электрической энергии (лампы, резисторы, электродвигатели и т.д.) электрическая энергия преобразуется в тепловую, световую, механическую и т.д.

Электрические цепи, в которых получение электрической энергии в источниках, её передача и преобразование в приёмниках происходит при неизмененных во времени токах и напряжениях, обычно называются цепями постоянного тока.

Чтобы облегчить изучение процессов в электрических цепях, её заменяют расчетной схемой замещения, т.е. идеальной цепью, которая служит расчетной моделью реальной схемы. При этом используются два математических понятия элементов схемы:

источник энергии с эдс Е и внутренним сопротивлением R;

сопротивление R-приёмников и проводов.

U12

Электродвижущая сила Е численно равна разности потенциалов w или напряжению U между положительным и отрицательным зажимами 1 и 2 источника при отсутствии в нём тока независимо от физической природы её возникновения.

	E = j1 - j2 = U12 = - U21

Электродвижущую силу Е можно определить как работу сторонних (неэлектрических) сил, присущих источнику, затраченную на перемещение единицы положительного заряда внутри источника от зажима с меньшим потенциалом к зажиму с большим потенциалом.

Направление действия ЭДС (от отрицательного к положительному) указываются на схеме стрелкой.

Электрическим током в проводящей среде называют упорядоченное движение положительных зарядов.

Известно, что электрический ток проводимости в металлах, так же как и в вакууме, представляет собой перемещение отрицательно заряженных частиц (электронов), а ток проводимости в электролитах и газах - перемещение как положительно, так и отрицательно заряженных частиц.

Подсоединим ЭДС Е к приёмнику с сопротивлением r, в цепи появится ток I:

U₁₂=E-I r_b; I=E/(R+r_b); U₁₂+I r_b=E;

На рисунке 3 показана одна из наиболее типичных, так называемых внешних характеристик U₁₂(I)=U(I) т.е. зависимость напряжения на зажимах нагруженного источника от тока. На рис.3 видно, что при увеличении тока от нуля до I_n напряжение на зажимах источника убывает практически по линейному закону:

U₁₂=U=E-U_b=E-r_bI

Т.е. при Е-const падение напряжения U_b в указанных пределах растет пропорционально току. При дальнейшем росте тока нарушается пропорциональность между I и U – внешняя характеристика становится нелинейной. Такое уменьшение напряжения (u₁₂) вызывает у одних источников уменьшение ЭДС, у других – увеличение r_b, а у третьих – одновременно уменьшается ЭДС, и увеличивается r_b.

Развиваемая источником мощность определяется равенством:

P=EI_n

Мощность рассеиваемая на сопротивлении:

P=rI²

По закону Ома напряжение на сопротивлении:

U=rI

Наряду с сопротивлением для расчета ЭЦ вводят понятие проводимости:

G=1/r

Сопротивление измеряется в Омах (В/А), g в сименсах (сим)

Дата добавления: 2014-01-07