Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


Час) Разветвление электрической цепи. Правила Кирхгофа.




Непосредственный расчет разветвленных цепей, содержащих несколько замкнутых контуров (контуры могут иметь общие участки, каждый из контуров может иметь несколько источников тока и т.д.) довольно сложен. Эта задача более просто решается с помощью двух правил Кирхгофа (немецкий физик, 1824 – 1887). Любая точка разветвления цепи, в которой сходятся не менее трех проводников с током, называется узлом. При этом ток, входящий в узел считается положительным, а ток, выходящий из узла – отрицательным.

Первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю:

(44) или непосредственно по рисунку 17:

Это правило вытекает из закона сохранения заряда.

Рис.17

Второе правило Кирхгофа: в любом замкнутом контуре (произвольно выбранном в разветвленной электрической цепи) алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивление соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме ЭДС , встречающихся в этом контуре:

(45)

Если направление тока (I) совпадает с направлением обхода, то ток положителен. Если направление обхода от «минуса» к «плюсу» источника, то ЭДС положительна и наоборот.

Пример:

Рис.18

При расчете сложных цепей постоянного тока используют следующий алгоритм:

1. Выбрать произвольное направление токов на всех участках цепи; действительные направления токов определятся после решения задачи; если искомый ток получится положительным, то его направление было выбрано правильным, если отрицательным, то его истинное направление противоположно выбранному.

2. Выбрать произвольно направление обхода контура и строго придерживаться его. Записать произведения токов на сопротивления с учетом знаков и приравнять их сумме ЭДС. Составить уравнения по первому правилу Кирхгофа.

3. По этапам 1 и 2 составить столько уравнений, чтобы их число было равно числу искомых величин. В систему уравнений должны входить все сопротивления и ЭДС цепи.

В качестве примера рассмотрим схему измерительного моста Уинстона (английский физик, 1802 – 1875). Используется для определения неизвестных сопротивлений.

Рис.19

Сопротивления образуют его «плечи». Между точками А и В моста включена батарея с ЭДС ε и сопротивлением r, между точками С и Д включен гальванометр с сопротивлением . Для узлов А,В, и С, применяя первое правило Кирхгофа, получим: (1)

Для контуров АСВА, АСДА и АВДС можно записать: (2)

Если известны все сопротивления и ЭДС, то, решая полученные шесть уравнений, можно найти неизвестные токи. Изменяя известные сопротивления и можно добиться, чтобы ток через гальванометр был равен нулю , тогда из (1) получим (3). Тогда из (2) получим: и (4). Из (3) и (4) получим или (5). Тогда в случае равновесного моста при определении неизвестного (искомого) сопротивления ЭДС батареи, сопротивление батареи и гальванометра роли не играют.

На практике используют реохордный мостик Уинстона, где сопротивления и представляют собой одну длинную проволоку с большим удельным сопротивлением. Тогда формула (5) будет . Длины и легко измеряются по шкале, а всегда известно.

Рис.20

Час) Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля – Ленца. Превращение энергии в электрических цепях.

 

За время dt через сечение проводника, к которому приложено напряжение U, переносится заряд dq= I·dt, При этом силы электростатического поля (и сторонние силы) совершают работу . (46)

Если из закона Ома ввести в (46) сопротивление R:

(47)

Это формула для работы тока. Из (47) получим мощность тока:

(48)

Если работа тока идет на нагревание, то

(49)

Тогда количество теплоты будет определяться из (47) и (49) по закону Джоуля – Ленца

(50)

Закон Джоуля – Ленца широко используется в технике: русским инженером Лодыгиным изобретена лампа накаливания (1873), на нагревании проводников электрическим током основано действие электрических (нагревательных) муфельных печей, электрической дуги ( открыта русским инженером В.В.Петровым), контактной электросварки, бытовых электронагревательных приборов и т.д.

 

Законы соединения проводников.





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:

  1. E. Лица, участвующие в договоре, для регулирования своих взаимоотношений могут установить правила, отличающиеся от правил предусмотренных диспозитивными нормами права.
  2. V.4. Принципы и правила создания культурных ландшафтов
  3. VIII. Правила подключения питания от соседнего вагона в аварийном режиме
  4. А. Метод непосредственного применения законов Кирхгофа.
  5. Варшавско-Оксфордские правила по сделкам на условиях СИФ
  6. Вопрос 11. Понятие о диалоге. Структура диалога. Особенности диалога. Основные правила ведения диалога. Понятие о внимательном молчании. Законы риторики диалога.
  7. Вопрос №19. Особенности тушения пожаров в этажах, проведение АСР при ликвидации последствий ЧС. Правила охраны труда.
  8. Вопрос №21. Особенности тушения пожаров в детских и учебных заведениях, проведение АСР при ликвидации последствий ЧС. Правила охраны труда.
  9. Вопрос №24. Особенности тушения пожаров в музеях, библиотеках, выставках, проведение АСР при ликвидации последствий ЧС. Правила охраны труда.
  10. Вопрос №25. Особенности тушения пожаров на предприятиях энергетики, проведение АСР при ликвидации последствий ЧС. Правила охраны труда.
  11. Вопрос №26. Особенности тушения пожаров на предприятиях машиностроения, проведение АСР при ликвидации последствий ЧС. Правила охраны труда.
  12. Вопрос №27. Особенности тушения пожаров на предприятиях текстильного производства, проведение АСР при ликвидации последствий ЧС. Правила охраны труда.


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 788; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2019 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.007 с.) Главная | Обратная связь