Программа по дисциплине Теоретические основы электротехники
 Скачать 5.49 Mb.
|
|
Тема 2. Физические процессы в электрических цепях Занятие 7 Электрическая цепь Простейшая электрическая установка состоит из:
 Рис.7.1. Элементы электрической цепи Рис.7.2. Схема простейшей электрической цепи Источник и приемник электрической энергии связаны проводами (линией электропередачи), которые образуют замкнутый контур  Рис.7.3. Линия электропередачи. Электрическая цепь делится на внутреннюю и внешнюю части. К внутренней части цепи относится сам источник электрической энергии. Во внешнюю часть цепи входят соединительные провода, потребители, т. е. все то, что присоединено к зажимам источника электрической энергии.  Рис. 7.4. Участки электрической цепи Занятие 8. Электрический ток а) Электронная теория строения металлов П  редставление об электронной структуре атомов послужило основанием для классической теории строения металлов. Валентные электроны наружного слоя атома слабо связаны с ядром.Рис.8.1. Планетарная модель атома  Рис.7.6. Свободные электроны в металлах Электроны, потерявшие связь со своим ядром называются свободными. Атомы, потерявшие электроны из валентного слоя, становятся положительными ионами. Общий заряд свободных электронов в кристалле равен положительному заряду ионов, поэтому кристалл остается электрически нейтральным. б) Определение электрического тока. Если в металлах находится большое число свободных электронов, то при соединении металлического проводника с источником электрической энергии свободные электроны будут двигаться к положительному полюсу источника, а положительные ионы – к отрицательному полюсу источника. Упорядоченное движение электрических зарядов называется электрическим током.  Рис. 7.7. Упорядоченное движение электронов Признаки, по которым легко судить о наличии тока:
в) Сила тока. Плотность тока. Силой тока называется величина численно равная отношению количества электрических зарядов q , прошедших через поперечное сечение проводника за время t .  Где:I– сила тока; А q – суммарный электрический заряд; Кл. t – время; с. Плотностью токаназывается отношение силы тока к площади поперечного сечения проводника .  Где: δ – плотность тока ; А/м2 I – сила тока , А s –поперечное сечение проводника, , мм2 Занятие 9. ЭДС и напряжение. Чтобы обеспечить продвижение электрических зарядов вдоль электрической цепи, то есть создать электрический ток, необходима сила, которая бы двигала эти заряды. Эта сила действует внутри источника и называется электродвижущая сила (ЭДС). ЭДС численно равна разности потенциалов на полюсах источника. Потенциалом jданной точки поля называется работа, которую затрачивает электрическое поле, когда оно перемещает положительную единицу заряда из данной точки поля в бесконечность.    Рис.9.1. Распределение потенциала вдоль электрической цепи. Если переместить заряд из одной точки поля с потенциалом φ1 в точку с потенциалом φ2, то необходимо совершить работу  Величина, равная разности потенциалов называется напряжением. Таким образом, наибольший потенциал будет у начала цепи (+ источника). (см. рис.9.1) Условно считается, что в проводе не расходуется электрическая энергия, поэтому φ1 = φ2, и φ1 - φ2 =U1-2= 0, При протекании тока через сопротивление R1 электрическая энергия источника тока превращается в тепловую энергию, нагревая резистор R1, и излучается в пространство. Поэтому потенциал φ3 будет меньше потенциала φ2, а разность потенциалов φ2 – φ3 =U2-3 не равна нулю. НапряжениеU2-3 называется падением напряжения или напряжением на резистореR1. Чем ближе точка цепи к минусу источника, тем ниже ее потенциал. Таким образом, наименьший потенциал будет у конца электрической цепи (- источника) Электродвижущая сила источника численно равна разности потенциалов на зажимах источника. Напряжением любых двух точек цепи является разность потенциалов в этих точках. За нулевой потенциал принят потенциал Земли. Занятие 10. Электрическое сопротивление а) Электрическое сопротивление и электрическая проводимость. Свойство материалов препятствовать прохождению через них электрического тока называется электрическим сопротивлением. С другой стороны можно сказать, что не все материалы препятствуют прохождению через них электрического тока. Говорят, что такие материалы обладают хорошей электропроводностью. Таким образом, электропроводность и электрическое сопротивление являются взаимообратными величинами. Сопротивление проводника зависит от его геометрических размеров: его длины и площади поперечного сечения, а также материала, из которого изготовлен проводник.. Для проводников сопротивление прямо пропорционально длине и обратно пропорционально площади их поперечного сечения:  где:l — длина проводника; м. s — площадь поперечного сечения; м2.  — удельное сопротивление, характеризующее электропроводность данного металла, Ом * м.  Рис. 8.1. Алюминиевый проводник Величина, обратная электрическому сопротивлению называется электрической проводимостью G.  Где: G – проводимость, См (сименс) Удельная проводимость, величина, обратная удельному сопротивлению.  Удельное сопротивление различных проводников: (·10-6) [Ом·м] Серебро 0,016 Медь 0,017 Алюминий 0,03 Вольфрам 0,05 Железо 0,13 Свинец 0,2 Никелин 0,42 Манганин 0,43 Константан 0,5 Ртуть 0,94 Нихром 1,1 Удельное сопротивление проводника зависит от температуры.  где: ро - удельное сопротивление при 0 градусов, t - температура, α - температурный коэффициент сопротивления ( т.е. относительное изменение удельного сопротивления проводника при нагревании его на один градус) Занятие 11. Закон Ома  а) Закон Ома для участка цепи: Сила тока на участке цепи прямопропорциональна напряжению на этом участке и обратнопропорциональна сопротивлению этого же участка цепи.    Рис.11.1. Схема участка цепи б) Закон Ома для полной цепи При рассмотрении полной электрической цепи необходимо учитывать, что ток проходит не только по внешней части цепи, но также и по внутренней части цепи, т.е. внутри источника напряжения.  С учетом этого вывода закон Ома для полной цепи формулируется: Сила тока в цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи  Где: Е - эдс источника, В. R- сопротивление внешнего участка цепи. Ом. r0 - внутреннее сопротивление источника. Ом Занятие 12 Контрольная работа Контрольные вопросы: 1. Назовите основное свойство электрического поля. 2. Как определяется напряженность электрического поля заряженной сферы? 3. Каковы свойства линий напряженности электрического поля? 4. Что такое потенциал и разность потенциалов? 5. Дайте определение электрической цепи и ее элементов. 6. Какие преобразования энергии происходят в источнике и потребителе?
Примечание: Каждому учащемуся необходимо решить задачу, предложенную преподавателем. Занятие 13. Энергия и мощность электрического тока. а) Энергия электрического тока. Для создания электрического тока в цепи источник должен обладать необходимой энергией. Величина этой энергии определяется по формуле:  или  Где: W – энергия электрического тока, Вт·ч U – напряжение на зажимах цепи, В. I – сила тока, А. R – сопротивление цепи, Ом. t – время протекания тока, час. б  ) мощность электрического тока Различные источники электрической энергии могут за один и тот же промежуток времени выдавать различное количество электрической энергии. Способность источника выдавать в единицу времени определенное количество электрической энергии, а потребитель, соответственно, – потреблять эту энергию характеризуется мощностью источника (потребителя). Значение мощности электрического тока определяется из выражения :  или  Где: W – энергия электрического тока, Вт·ч t - время работы источника (потребителя), час. Р – мощность источника (потребителя), Вт. U – напряжение, В I – сила тока, А. R – сопротивление цепи, Ом. Мощность, развиваемая источником тока во всей цепи, называется полной мощностью. Она определяется по формуле  где: Pобщ -полная мощность, развиваемая источником тока во всей цепи, Вт; Е- э. д. с. источника, В; I-величина тока в цепи, А. В общем виде электрическая цепь состоит из внешнего участка (нагрузки) с сопротивлением R и внутреннего участка с сопротивлением R0 (сопротивлением источника тока). Заменяя в выражении полной мощности величину э. д. с. через напряжения на участках цепи, получим  Величина UI соответствует мощности, развиваемой на внешнем участке цепи (нагрузке), и называется полезной мощностью Pпол=UI Величина UoI соответствует мощности, бесполезно расходуемой внутри источника, её называют мощностью потерь Po=UoI. Таким образом, полная мощность равна сумме полезной мощности и мощности потерь Pобщ=Pпол+Pо в) Коэффициент полезного действия электрической цепи Отношение полезной мощности к полной мощности, развиваемой источником, называется коэффициентом полезного действия, сокращенно к. п. д.,и обозначается η Из определения следует  При любых условиях коэффициент полезного действия η ≤ 1.  Рис.13.1 Энергетическая диаграмма электрической цепи Рассмотрим элементарную электрическую цепь, содержащую источник ЭДС с внутренним сопротивлением r, и внешним сопротивлением R Рис.13.2. Схема электрической цепи КПД определяется как отношение полезной мощности к затраченной:  или  Обычно электрический к. п. д. принято выражать в процентах.  Занятие 14 Тепловое действие тока а) Общие определения В проводнике, по которому течет электрический ток, также как и во всех телах, есть движение молекул. При наличии тока в проводнике движущиеся электрические заряды усиливают движение молекул, что и является причиной повышения температуры проводника. Явление выделения тепла при протекании тока по проводнику может иметь как вредные последствия , так и приносить пользу. Например, с помощью электрического тока можно нагревать спираль электронагревательных приборов. Однако, протекая по изолированному проводу ток нагревает его изоляцию приводя ее к преждевременному износу и разрушению б) Закон Джоуля-Ленца. Количества теплоты, выделяемой током при прохождении по проводнику зависит от сопротивления проводника, силы тока и времени его прохождения. Количественные соотношения, имеющие место при нагревании проводника током называются законом Джоуля - Ленца.  Где: Q – количество теплоты [Дж] в) Элементы тепловой защиты электроаппаратов Плавкие предохранители применяются для защиты электроустановок от токов короткого замыкания.    Рис.14.1. Плавкие предохранители различных типов Основным элементом предохранителя является плавкая вставка, которая сгорает (плавится) при значительном повышении тока в сети. Защитное действие плавкого предохранителя основано на тепловом эффекте электрического тока. Протекая по плавкой вставке ток нагревает ее. Если величина тока значительно возрастает, то количество выделяемой током теплоты становится достаточным для расплавления плавкой вставки. При расплавлении плавкой вставки электрическая цепь разрывается и потребитель обесточивается. Этим способом достигается обеспечение сохранности дорогостоящего оборудования.  Рис.14.2. Плавкие вставки предохранителей К  онтрольный опрос №1Напишите пары чисел и букв из первого и второго столбцов соответствующие определениям
Занятие 15. Аппараты управления а  ) Кнопки управления предназначены для замыкания и размыкания цепей дистанционного управления электродвигателями. Комплект из нескольких кнопок "ПУСК" и "СТОП", объединенных в одном корпусе называется кнопочной станцией. Рис.15.1. Кнопки управления  б)Концевые и путевые выключатели применяются для переключения цепей управления по мере передвижения элементов механизмов и для автоматического отключения механизма в конце его рабочего пути. Рис.15.2. Концевые и путевые выключатели  в) Магнитный пускатель - это распространенный электромагнитный аппарат для дистанционного и местного управления электродвигателями и другими установками, а также защиты их от перегрузок и токов короткого замыкания. Рис.15.3. Магнитный пускатель г  )Тепловое релеявляется составной частью магнитного пускателя. Тепловые реле предназначены для защиты электродвигателей от перегрузок и токов короткого замыкания. Действие теплового реле основано на изгибании биметаллической пластинки при ее нагревании током перегрузки.  Тепловое реле состоит (см.рисунок) 1-биметаллическая пластинка; 2-нагревательный элемент; 3-кнопка возврата; 4-пружина; 5-тяга; 6-контакт; 7-рычаг; 8 – ось; Рис.15.4. Внешний вид теплового реле и его схема Работа теплового реле: При перегрузке электродвигателя в линейных проводах протекают большие токи, значительно больше номинальных значений. Этот ток протекает через нагревательный элемент 2. Элемент нагревается и нагревает биметаллическую пластинку 1. Пластинка изгибается вверх, освобождая из зацепления рычаг 7. Рычаг под действием пружины 4 поворачивается по часовой стрелке на оси 8 и приводит в движение тягу 5, при помощи которой контакты 6 цепи управления размыкаются. Размыкание контактов в цепи управления магнитного пускателя приводит к разрыву силовой цепи. Электродвигатель отключается, что предотвращает выход его из строя при перегрузке. При выключении силовой цепи нагревательный элемент 2 остывает, биметаллическая пластинка возвращается в исходное состояние. Рычаг 7 возвращается в исходное состояние путем нажатия на кнопку возврата. Занятие 16. Баланс мощностей а) Общие требования к составлению уравнений баланса электрической цепи Из закона сохранения энергии следует, что мощность источников питания в любой момент времени равна сумме мощностей, расходуемой на всех участках цепи.  Это соотношение называют уравнением баланса мощностей. При составлении уравнения баланса мощностей следует учесть, что если действительные направления ЭДС и тока источника совпадают, то источник ЭДС работает в режиме источника питания, и произведение E I подставляют в со знаком плюс. Если не совпадают, то источник ЭДС работает в режиме потребителя электрической энергии, и произведение E I подставляют в со знаком минус. Рассмотрим электрическую цепь, приведенную на рисунке:  Рис.16.1. К расчету баланса электрической цепи Для цепи, показанной на рисунке уравнение баланса мощностей запишется в виде:  При расчете электрических цепей используются определенные единицы измерения. Электрический ток измеряется в амперах (А),
Кроме основных единиц используют более мелкие и более крупные единицы измерения:
б) Режимы работы электрических цепей Элементами электрической цепи являются различные электротехнические устройства, которые могут работать в различных режимах. Режимы работы как отдельных элементов, так и всей электрической цепи характеризуются значениями тока и напряжения. Поскольку ток и напряжение в общем случае могут принимать любые значения, то режимов может быть бесчисленное множество. Реальная электрическая цепь может быть представлена в виде активного и пассивного двухполюсников  Рис. 16.2. Включение активного и пассивного двухполюсников Двухполюсником называют цепь, которая соединяется с внешней относительно нее частью цепи через два вывода а и b – полюса. Режим работы электрической цепи, приведенной на рисунке, определяется изменениями параметров пассивного двухполюсника, в общем случае величиной сопротивления нагрузки Rн. При анализе электрической цепи рассматривают следующие режимы работы:
Работа активного двухполюсника под нагрузкой Rн определяется его вольт-амперной (внешней) характеристикой, уравнение которой для данной цепи запишется в виде  Вольт-амперная характеристика строится по двум точкам 1 и 2, соответствующим режимам холостого хода и короткого замыкания  Рис.16.3. Вольт-амперная характеристика Режим холостого хода В этом режиме с помощью ключа SA нагрузка Rн отключается от источника питания (см.рисунок). В этом случае ток в нагрузке становится равным нулю, и как следует из формулы напряжение на зажимах ab становится равным ЭДС Eэ и называется напряжением холостого хода Uхх  Режим короткого замыкания В этом режиме ключ SA в схеме электрической цепи замкнут, а сопротивление Rн=0. В этом случае напряжение U на зажимах аb становится равным нулю, т.к. U = IRн, а уравнение вольт-амперной характеристики можно записать в виде:  Номинальный режим Номинальный режим электрической цепи обеспечивает технические параметры как отдельных элементов, так и всей цепи, указанные в технической документации, в справочной литературе или на самом элементе. Для разных электротехнических устройств указывают свои номинальные параметры. Однако три основных параметра указываются практически всегда:
Работа активного двухполюсника под нагрузкой в номинальном режиме определяется следующим уравнением, записанном для номинальных параметров  Н  а вольт-амперной характеристике это уравнение определяется точкой 3 с параметрами Uном и Iном.При этом на нагрузке выделится активная мощность  Расчеты показывают, что значение сопротивления нагрузки, согласованное с сопротивлением источника, при котором в нагрузку будет предаваться максимальная мощность будет равно:  При этом значение максимальной мощности, которая может выделена в нагрузке Rн будет равна  Полезная мощность, выделяющаяся в нагрузке, определяется уравнением Полная активная мощность, выделяемая активным двухполюсником, равна  Коэффициент полезного действия  при  Для мощных электротехнических устройств такое низкое значение КПД недопустимо. Но в электронных устройствах и схемах, где величина Р измеряется в милливаттах, с низким КПД можно не считаться, поскольку в этом режиме обеспечивается максимальная передача мощности на нагрузку Занятие 17. Контрольная работа №3 ЭТ У17 Контрольные вопросы
Занятие 18. Понятие об электрических схемах а) Общие определения При разработке, монтаже и эксплуатации электрических устройств и установок необходимы электрические схемы. Схема электрической цепи — это графическое изображение, содержащее условные обозначения элементов электрической цепи и показывающее соединения между ними. В практике различают схемы принципиальные, схемы соединений (монтажные) и др. Для расчета электрических цепей составляют также схемы замещения (расчетные).
По принципиальной схеме изучают принципы работы изделий, установок; по схемам соединения осуществляют монтаж и присоединения их составных частей, те и другие схемы используют при наладке, регулировке, контроле, ремонте и эксплуатации изделий, установок.
 Рис.18.1 Принципиальная электрическая схема электроустановки  Рис.18.2. Схема замещения электрической цепи б) Источники электрической энергии. Источники электрической энергии являются необходимым элементом любой электрической цепи. Их разделяют на идеальные и реальные источники. В свою очередь, идеальные источники делятся на источники электродвижущей силы (ЭДС) и источники тока . Зависимость напряжения и на зажимах реального источника от тока i через источник может быть различной, В простейшем случае у источника постоянной э. д. с. эта зависимость выражается уравнением   Из формулы следует, если ro =0, то Источники ЭДС- это такие элементы электрической цепи, у которых напряжение на выходе не зависит от величины и направления протекания тока, их внутреннее сопротивление равно нулю, их вольтамперные характеристики представляют собой прямые линии параллельные оси I  Рис.18.1 Электрическая схема источника ЭДС и его вольт-амперная характеристика. Идеальным источником тока называется источник с, внутренним сопротивлением, равным бесконечности, и током, не зависящим от сопротивления нагрузки цепи, т. е. током, значение которого не зависит от значения напряжения и равно току короткого замыкания Iкз источника питания. На электрических схемах источники тока изображают в виде окружностей с двумя стрелками внутри, указывающими положительное направление тока, и написанной рядом с окружностью буквой I Вольтамперная характеристика идеального источника тока представляет собой прямую линию параллельную оси U  Рис.18.2 Электрическая схема идеального источника тока и его вольт-амперная характеристика в) Схемы замещения элементов электрических цепей Реальный источник электрической энергии может быть представлен двумя схемами замещения:
Рис.18.3. Схема замещения реального источника последовательным соединением источника э.д.с. и сопротивления  Рис.18.4. Схема замещения реального источника параллельным соединением источника тока и проводимости  Рис.18.5. Схема замещения реального источника а) параллельным соединением источника тока и проводимости б) последовательным соединением источника э.д.с. и сопротивления Все элементы электрической цепи условно можно разделить на активные и пассивные. Активным называется элемент, содержащий в своей структуре источник электрической энергии.  К пассивным относятся элементы, в которых рассеивается (резисторы) или накапливается (катушка индуктивности и конденсаторы) энергия.    Занятие 19. Задачи расчета электрических цепей. Для расчета и анализа реальная электрическая цепь представляется графически в виде расчетной электрической схемы (схемы замещения). В этой схеме реальные элементы цепи изображаются условными обозначениями, причем вспомогательные элементы цепи обычно не изображаются, а если сопротивление соединительных проводов намного меньше сопротивления других элементов цепи, его не учитывают. Источник питания показывается как источник ЭДС E с внутренним сопротивлением r0, реальные потребители электрической энергии постоянного тока заменяются их электрическими параметрами: активными сопротивлениями R1, R2, …, Rn. С помощью сопротивления R учитывают способность реального элемента цепи необратимо преобразовывать электроэнергию в другие виды, например, тепловую или лучистую. Принципиальная электрическая схема простейшей электрической цепи, обеспечивающей работу осветительной аппаратуры, представлена на рисунке.  Рис.19.1.Принципиальная электрическая схема простейшей электрической цепи Данная принципиальная схема может быть представлена в виде расчетной электрической схемы, в которой есть источник питания с ЭДС E и внутренним сопротивлением r0, а потребители электрической энергии: регулировочный реостат R, электрические лампочки EL1 и EL2 заменены активными сопротивлениями R, R1 и R2.  Рис.19.2. Расчетная электрическая схема При расчете в схеме электрической цепи выделяют несколько основных элементов. Ветвь электрической цепи (схемы) – участок цепи с одним и тем же током. Ветвь может состоять из одного или нескольких последовательно соединенных элементов. Данная схема имеет три ветви:
Узел электрической цепи (схемы) – место соединения трех и более ветвей. В данной схеме– два узла a и b. Ветви, присоединенные к одной паре узлов, называют параллельными. Сопротивления R1 и R2 находятся в параллельных ветвях. Контур – любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям. В данной схеме можно выделить три контура: I – bmab; II – anba; III – manbm, на схеме стрелкой показывают направление обхода контура. Условные положительные направления ЭДС источников питания, токов во всех ветвях, напряжений между узлами и на зажимах элементов цепи необходимо задать для правильной записи уравнений, описывающих процессы в электрической цепи или ее элементах. На схеме стрелками укажем положительные направления ЭДС, напряжений и токов:
Занятие 20. Законы Кирхгофа а) Первый закон Кирхгофа В любом узле электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю  где m – число ветвей подключенных к узлу. При записи уравнений по первому закону Кирхгофа токи, направленные к узлу, берут со знаком «плюс», а токи, направленные от узла – со знаком «минус». Например, для узла а : I - I1 - I2 = 0.  Рис.20.1. Токи в узле электрической цепи б) Второй закон Кирхгофа В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на всех его участках  где n – число источников ЭДС в контуре; m – число элементов с сопротивлением Rк в контуре; Uк = RкIк – напряжение или падение напряжения на к-м элементе контура. Для заданной схемы запишем уравнение по второму закону Кирхгофа: E = UR + U1. Если в электрической цепи включены источники напряжений, то второй закон Кирхгофа формулируется в следующем виде: а  лгебраическая сумма напряжений на всех элементах контура, включая источники ЭДС равна нулюПри записи уравнений по второму закону Кирхгофа необходимо:
Запишем уравнения по II закону Кирхгофа для контуров электрической заданной схемы:
Занятие 21 Способы соединения сопротивлений и расчет эквивалентного сопротивления электрической цепи Сопротивления в электрических цепях могут быть соединены последовательно, параллельно, по смешанной схеме и по схемам «звезда», «треугольник». Расчет сложной схемы упрощается, если сопротивления в этой схеме заменяются одним эквивалентным сопротивлением Rэкв, и вся схема представляется в виде схемы , представленной на рисунке, где R=Rэкв, а расчет токов и напряжений производится с помощью законов Ома и Кирхгофа. а) Электрическая цепь с последовательным соединением элементов  Рис.21.1. Последовательное соединение элементов цепи Последовательным называют такое соединение элементов цепи, при котором во всех включенных в цепь элементах возникает один и тот же ток I При последовательном соединении элементов цепи общее эквивалентное сопротивление цепи равно арифметической сумме сопротивлений отдельных участков. Следовательно, цепь с любым числом последовательно включенных сопротивлений можно заменить простой цепью с одним эквивалентным сопротивлением Rэкв. Для заданной схемы: Rэкв = R1 + R2 + R3. В общем случае  Общее сопротивление такой цепи равно: R общ = R1 + R2 + ..... + Rn Напряжения в такой цепи равны: Uобщ = U1 + U2 + ..... + Un Токи в такой цепи равны: I общ = I1 = I2 = ......= In б) Электрическая цепь с параллельным соединением элементов Параллельным соединением резисторов называется такое соединение, при котором начала всех резисторов соединены в одну общую точку, концы резисторов соединены в другую общую точку. Эти точки называются узловыми точками или узлами. Линии цепи между двумя узловыми точками называются ветвями.  Рис.21.2. Параллельное соединение резисторов Общее сопротивление такой цепи равно:  Для двух резисторов:  Напряжения в такой цепи равны: Uобщ = U1= U2= .....= Un Токи в такой цепи равны: I общ = I1+ I2 +.....+ In в) Электрическая цепь со смешанным соединением элементов В схемах со смешанным соединением резисторов имеются элементы как последовательного, так и параллельного соединения . (например : см.рис.20..3)  Рис.21. 3. Пример смешанного соединения. При расчете схем со смешанным соединением необходимо учитывать формат схемы, т.е. каким образом соединены резисторы между собой. Для каждой схемы необходимо составлять свою систему уравнений. Методика расчета схем смешанного соединения резисторов следующая:
Например, имеем схему из трех резисторов. в которой два резистора R1 и R2 включены параллельно, а к ним последовательно подсоединены два резистора R3 и R4. Расчет произведем следующим образом: Определим эквивалентное сопротивление контура из параллельно соединенных резисторов:  Определим общее сопротивление всей цепи: Rобщ = Rэкв + R3 + R4 г) Потенциальная диаграмма неразветвленной электрической цепи Потенциальная диаграмма – график распределения потенциалов вдоль любого участка цепи или контура. При этом по оси абсцисс откладывается сопротивление участков цепи, а по оси ординат – потенциалы между этими участками. Возьмем цепь (см. рис.21.4)   Рис.21.4 Электрическая схема Рис.21.5. Потенциальная диаграмма цепи Занятие 22. Расчет электрических цепей а) Расчет электрической цепи методом свертывания В соответствии с методом свертывания, отдельные участки схемы упрощают и постепенным преобразованием приводят схему к одному эквивалентному (входному) сопротивлению, включенному к зажимам источника. Схема упрощается с помощью замены группы последовательно или параллельно соединенных сопротивлений одним, эквивалентным по сопротивлению. Определяют ток в упрощенной схеме, затем возвращаются к исходной схеме и определяют в ней токи. Рассмотрим схему на рис. 21.1.
 Рис.22.1 Рис.22.2 Сопротивления R4 и R5 соединены последовательно, а сопротивление R6 - параллельно с ними, поэтому их эквивалентное сопротивление  После проведенных преобразований схема принимает вид, показанный на рис. 21.2, а эквивалентное сопротивление всей цепи  Ток I1 в неразветвленной части схемы определяется по формуле: Найдем токи I2 и I3 в схеме на рис. 21.2 по формулам:  I3 = I1 - I2 - формула получается из уравнения, составленного по первому закону Кирхгофа: I1 - I2 - I3 = 0. Переходим к исходной схеме на рис. 21.1 и определим токи в ней по формулам:  I6 = I3 - I4 (в соответствии с первым законом Кирхгофа I3 - I4 - I6 =0). |