Законы Кирхгофа. Законы Кирхгофа
 Скачать 15.78 Kb.
|
|
Законы Кирхгофа. Оба закона Кирхгофа формулируются достаточно просто и имеют понятную физическую интерпретацию. Первый закон гласит, что если рассмотреть любой узел цепи (то есть точку разветвления, где сходятся три или более проводов), то сумма поступающих в цепь электрических токов будет равна сумме исходящих, что, вообще говоря, является следствием закона сохранения электрического заряда. Например, если вы имеете Т-образный узел электрической цепи и по двум проводам к нему поступают электрические токи, то по третьему проводу ток потечет в направлении от этого узла, и равен он будет сумме двух поступающих токов. Физический смысл этого закона прост: если бы он не выполнялся, в узле непрерывно накапливался бы электрический заряд, а этого никогда не происходит. Второй закон не менее прост. Если мы имеем сложную, разветвленную цепь, ее можно мысленно разбить на ряд простых замкнутых контуров. Ток в цепи может различным образом распределяться по этим контурам, и сложнее всего определить, по какому именно маршруту потекут токи в сложной цепи. В каждом из контуров электроны могут либо приобретать дополнительную энергию (например, от батареи), либо терять ее (например, на сопротивлении или ином элементе). Второй закон Кирхгофа гласит, что чистое приращение энергии электронов в любом замкнутом контуре цепи равно нулю. Этот закон также имеет простую физическую интерпретацию. Если бы это было не так, всякий раз, проходя через замкнутый контур, электроны приобретали или теряли бы энергию, и ток бы непрерывно возрастал или убывал. В первом случае можно было бы получить вечный двигатель, а это запрещено первым началом термодинамики; во втором — любые токи в электрических цепях неизбежно затухали бы, а этого мы не наблюдаем. Самое распространенное применение законов Кирхгофа мы наблюдаем в так называемых последовательных и параллельных цепях. В последовательной цепи (яркий пример такой цепи — елочная гирлянда, состоящая из последовательно соединенных между собой лампочек) электроны от источника питания по серии проводов последовательно проходят через все лампочки, и на сопротивлении каждой из них напряжение падает согласно закону Ома. Эквивалентное преобразование генераторов тока и напряжения Метод эквивалентного генератора применяется для определения тока одной из ветвей электрической цепи в том случае, когда расчет всей схемы не требуется. В основу метода положена теорема об активном двухполюснике (теорема Гельмгольца-Тевенена). Основная идея метода заключается в том, что часть цепи, параметры которой определять нет необходимости, заменяется эквивалентным генератором с известной эдс и сопротивлением. Метод часто применяется для расчета режима электрической цепи. Алгоритм состоит из следующих шагов: Выбранная для расчета ветвь удаляется из схемы, а места образовавшегося разрыва обозначаются буквами. Оставшаяся часть схемы будет представлять собой эквивалентный генератор. Рассчитывается эквивалентная эдс генератора. Определяется эквивалентное сопротивление генератора. По найденным в пунктах 2 и 3 параметрам генератора определяется ток через исключенную в пункте 1 ветвь. Теорема Нортона и Телледжена Теорема Нортона Теорема Нортона аналогична теореме Тевенина. В нем говорится, что любые двухполюсные линейные сеть или схема могут быть представлены эквивалентной сетью или схемой, которая состоит из источника тока параллельно с резистором. Он известен как эквивалентная схема Нортона . Линейная цепь может содержать независимые источники, зависимые источники и резисторы. Если схема имеет несколько независимых источников, зависимых источников и резисторов, то отклик в элементе можно легко найти, заменив всю сеть слева от этого элемента эквивалентной схемой Нортона . Реакцией в элементе может быть напряжение на этом элементе, ток, протекающий через этот элемент, или мощность, рассеиваемая через этот элемент. Эквивалентная схема Нортона напоминает практический источник тока. Следовательно, он имеет источник тока параллельно с резистором. Источник тока, присутствующий в эквивалентной схеме Нортона, называется эквивалентным током Нортона или просто током Нортона I N. Резистор, присутствующий в эквивалентной схеме Нортона, называется эквивалентным резистором Нортона или просто резистором Нортона R N. Источник тока, присутствующий в эквивалентной схеме Нортона, называется эквивалентным током Нортона или просто током Нортона I N. Резистор, присутствующий в эквивалентной схеме Нортона, называется эквивалентным резистором Нортона или просто резистором Нортона R N. Теорема Телледжена |