Меню

Как определить напряжение при замкнутой ключе

Замкнутая и разомкнутая электрическая цепь

К основным элементам электрических цепей относятся:

  • источники питания;
  • провода;
  • потребители (приемники);
  • защитные и коммутационные устройства.

Элементы электрических цепей бывают активными либо пассивными. Пассивными элементами являются провода, потребители и конденсаторы. Активными считаются двигатели, аккумуляторы, которые заряжаются, и источники питания.

Электрическая цепь может находиться в замкнутом или разомкнутом положении.

Электрическая цепь в замкнутом положении

Наиболее простой замкнутой цепью считается соединение проводниками источника питания с приемником. Проводники всегда должны изолироваться.

Для того, чтобы обеспечить стабильную и безопасную работу электроцепи, в нее включают вспомогательные элементы. К ним относятся приборы измерения напряжения и тока, разнообразные включатели и переключатели, а также прочие устройства.

Замкнутая электрическая цепь делится на две составляющие: внутреннюю и внешнюю.

Закон Ома для замкнутой цепи

Закон Ома для замкнутой цепи показывает зависимость силы тока от электродвижущей силы, сопротивления источника питания и сопротивлений нагрузки.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Значение силы тока равняется отношению ЭДС источника к суммарному значению внешнего и внутреннего сопротивления цепи. Данную зависимость опытным путем вывел ученый Георг Ом в начале XIX века и описал ее следующим математическим выражением:

где \(I\) – сила тока;

\(ε\) – ЭДС источника питания;

\(R\) – внешнее сопротивление цепи;

\(r\) – внутренне сопротивление источника.

Чтобы рассчитать силу тока на отдельно взятом сопротивлении, используют следующее выражение:

После проведения преобразований, ЭДС источника питания замкнутой цепи с несколькими внешними сопротивлениями (потребителями) будет выглядеть так:

Физическое понимание закона Ома для замкнутой цепи

Замкнутая цепь может быть образована потребителями только в сочетании с источником питания. Ток, который протекает через потребителя, возвращается к источнику. Именно поэтому на силу тока влияет как сопротивление потребителя, так и сопротивление самого источника. Соответствующим образом общее сопротивление любой замкнутой цепи равняется сумме сопротивления потребителя и сопротивления источника.

Физический смысл зависимости силы тока от ЭДС и сопротивлений состоит в том, что с увеличением ЭДС растет энергия носителей зарядов. Это значит, что скорость их упорядоченного движения увеличивается. Однако, если при этом увеличивается сопротивление цепи, их движение замедляется, и соответственно, уменьшается сила тока.

Электроток течет по замкнутой цепи, обязательным условием его бесперебойного движения есть надежные соединения всех элементов.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Источниками питания в различных цепях могут быть аккумуляторы, генераторы и гальванические элементы.

Также существуют различные потребители, в основном это осветительные приборы и двигатели различных устройств.

Для надежного соединения используют металлические провода разнообразных размеров и с различными свойствами. Зачастую проводники изолирую между собой.

Для того, чтобы ток начал перемещаться по цепи, должны быть соединены две ее точки, причем в одной из этих точек должен быть избыток носителей заряда. Таким образом, создается разность потенциалов между ними. Главным устройством, создающим такую разность, есть источник питания.

Потребители в электроцепи считаются нагрузками. Нагрузки создают сопротивление течению тока.

Электроток применяют для создания искусственного освещения. Простые электролампочки есть наглядным примером простой замкнутой цепи.

Читайте также:  Для снятия нервного напряжения сытин

Электрическая цепь в разомкнутом положении

Если заряды не протекают по цепи, то на ее концах есть напряжение. В таком положении цепь, как бы, находится в процессе ожидания соединения данных концов для течения тока. Такая цепь считается разомкнутой.

Для подключения и отключения электролампочек необходим разрыв электроцепи. Для удобного использования были придуманы различные рубильники и выключатели. Их функцией является управление потоком электрических зарядов.

Рубильники есть наглядным примером принципа работы переключателей или выключателей. Однако для их применения в мощных электрических цепях требуется обустройство безопасной эксплуатации. Некоторые части рубильников бывают открытыми, поэтому есть опасность их воспламенения при попадании горючих материалов. На сегодняшний день есть выключатели, защищенные изолирующим корпусом.

Источник



Расчет простых цепей при постоянных токах и напряжениях. Расчет сложных цепей с помощью прямого применения законов Кирхгофа (главы 1-2 учебного пособия «Теоретические основы электротехники в примерах и задачах») , страница 2

Окончательно для токов , получим (рис. 1.8)

5. Ток определим из уравнения, составленного по первому закону Кирхгофа для узла 1 (рис.1.6)

6. Из уравнений, составленных по первому закону Кирхгофа, для узлов 3 и 2 (рис. 1.6) определим токи и :

Определить показание амперметра, установленного в ветви с источником ЭДС (рис. 1.12), если , , , , , , . Внутренним сопротивлением амперметра можно пренебречь ( ).

Рис. 1.12. Рис. 1.13.

1. Методом свертывания цепи преобразуем схему рис. 1.12 к виду, приведенному на рис. 1.13.

Заменим треугольник сопротивлений, подключенный к точкам 1, 2 и 3 (рис. 1.12), эквивалентной звездой с вершинами 1, 2 и 3 (рис. 1.14).

Величины сопротивлений эквивалентной звезды:

Рис. 1.14. Рис. 1.15.

Сопротивление соединено последовательно с , а сопротивление последовательно с (рис. 1.14). Участок цепи с сопротивлениями и включен параллельно участку с сопротивлениями и (рис. 1.14).

Общее сопротивление обоих участков схемы (рис. 1.15) равно:

Сопротивления , , , (рис. 1.15) включены последовательно. Эквивалентное сопротивление всей цепи (рис. 1.13)

2. Показание амперметра соответствует току (рис. 1.13):

Определить величину источника тока, установленного на входе цепи (рис. 1.16), если показание амперметра в разветвленной части схемы составляет . Сопротивления резисторов равны .

Внутреннее сопротивление источника . Внутренним сопротивлением амперметра можно пренебречь ( ).

Рис. 1.16. Рис. 1.17.

1. Пользуясь методом свертывания, приведем участок цепи (рис. 1.16) относительно узлов 3 и 4 к виду, представленному на рис. 1.17.

Общее сопротивление участка цепи

2. Напряжение между узлами 1 и 2 (рис. 1.17)

3. Ток в ветви с сопротивлением (рис. 1.17)

4. Ток источника на входе цепи определим на основании первого закона Кирхгофа:

В схеме (рис. 1.18) найти токи, применив метод пропорционального пересчета, если , , , , , .

Рис. 1.18. Рис. 1.19.

1. В рассматриваемой цепи зададим ток в одной из удаленных от источника ветвей, например, с сопротивлением , равным и определим некоторое напряжение источника на входе цепи , при котором (рис. 1.19)

2. Определим токи (рис. 1.19)

Ток определим как сумму токов и

Напряжение на сопротивлении

Напряжение между узловыми точками 3 и 4

Ток определим как

Ток на входе цепи определим как сумму токов и :

Читайте также:  Как сделать регулятор напряжения простейший

Напряжение на сопротивлении

Напряжение на входе цепи

3. Определим коэффициент пересчета как отношение напряжения на входе цепи, заданного по условию задачи , к найденному при расчетах :

4. Действительные токи в ветвях цепи найдем как

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1.6. Определить эквивалентное сопротивление электрической цепи, представленной на рис. 1.20, относительно зажимов 1 и 2, в которой сопротивления равны .

Рис. 1.20. Рис. 1.21.

Задача 1.7. Определить эквивалентное сопротивление цепи (рис.1.21) между входными зажимами 1 и 2 при разомкнутом и замкнутом положениях ключа ( ), если , , , , , .

О т в е т: при разомкнутом ключе ; при замкнутом ключе .

Задача 1.8. Определить токи в ветвях цепи (рис. 1.22), если задано , , , , , .

Задача 1.9. В схеме (рис. 1.23) определить токи во всех ветвях, если , , , , , .

Рис. 1.22. Рис. 1.23.

Задача 1.10. Определить токи во всех ветвях схемы (рис. 1.24), если задано , , , .

Задача 1.11. В электрической схеме рис. 1.25 определить токи во всех ветвях, если задано , , , , .

Рис. 1.24. Рис. 1.25.

Задача 1.12. Определить показание амперметра для схемы рис. 1.26, если , , , , . Принять .

Задача 1.13. Определить показание амперметра для схемы рис. 1.27, если , , , , . Принять .

Рис. 1.26. Рис. 1.27.

Задача 1.10. Показание амперметра (рис. 1.28), установленного в разветвленной части схемы, составляет . Найти величину источника тока , если , , , . Сопротивление источника считать , амперметра .

Задача 1.11. Найти все токи в ветвях цепи, схема которой приведена на рис. 1.29, если , , , , . Принять сопротивление источника .

Рис. 1.28. Рис. 1.29.

Задача 1.12. Определить показание амперметра в схеме (рис. 1.30), если , , , , . Принять .

Задача 1.13. Методом пропорционального пересчета найти все токи в схеме рис. 1.31, если , , , , , , , . В расчетах принять ток в сопротивлении равным .

Рис. 1.30. Рис. 1.31.

2. РАСЧЕТ СЛОЖНЫХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ ПРЯМОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЗАКОНОВ КИРХГОФА

Законы Кирхгофа лежат в основе расчета сложных цепей содержащих несколько источников энергии. С помощью двух законов Кирхгофа устанавливаются соотношения между токами и ЭДС в ветвях электрической цепи и напряжениями на элементах цепи.

Пользуясь законами Кирхгофа, рассчитать токи в ветвях схемы рис.2.1, если , , , , , , .

1. Цепь рис. 2.1 содержит три ветви ( ), два узла ( ). Цепь питает два источника ЭДС и . Источники тока в цепи отсутствуют ( ).

Выберем произвольно положительные направления токов в ветвях схемы и обозначим их как указано на рис. 2.2.

Рис. 2.1. Рис. 2.2.

2. Определим достаточное количество уравнений для расчета цепи по законам Кирхгофа.

По первому закону Кирхгофа:

По второму закону Кирхгофа:

Достаточное количество уравнений равно трем, что соответствует количеству неизвестных токов, обозначенных в ветвях схемы как , и (рис. 2.2).

3. Составим систему уравнений по первому и второму закону Кирхгофа. Одно уравнение по первому закону Кирхгофа, например, для узла 1 и два уравнения по второму закону Кирхгофа для двух независимых контуров. Положительные направления обхода контуров соответствуют направлениям, указанным на рис. 2.2.

4. После подстановки числовых значений имеем:

5. Решение системы получим с помощью определителей:

где – главный определитель системы, , , – алгебраические дополнения.

Читайте также:  Что такое напряжение физическое определение

Главный определитель системы равен:

Дополнительные определители равны:

6. Токи в ветвях:

Рассчитать с использованием законов Кирхгофа токи в ветвях схемы изображенной на рис. 2.3, если известны , , , , , . Выполнить правильность расчета цепи путем проверки баланса мощностей.

  • АлтГТУ 419
  • АлтГУ 113
  • АмПГУ 296
  • АГТУ 267
  • БИТТУ 794
  • БГТУ «Военмех» 1191
  • БГМУ 172
  • БГТУ 603
  • БГУ 155
  • БГУИР 391
  • БелГУТ 4908
  • БГЭУ 963
  • БНТУ 1070
  • БТЭУ ПК 689
  • БрГУ 179
  • ВНТУ 120
  • ВГУЭС 426
  • ВлГУ 645
  • ВМедА 611
  • ВолгГТУ 235
  • ВНУ им. Даля 166
  • ВЗФЭИ 245
  • ВятГСХА 101
  • ВятГГУ 139
  • ВятГУ 559
  • ГГДСК 171
  • ГомГМК 501
  • ГГМУ 1966
  • ГГТУ им. Сухого 4467
  • ГГУ им. Скорины 1590
  • ГМА им. Макарова 299
  • ДГПУ 159
  • ДальГАУ 279
  • ДВГГУ 134
  • ДВГМУ 408
  • ДВГТУ 936
  • ДВГУПС 305
  • ДВФУ 949
  • ДонГТУ 498
  • ДИТМ МНТУ 109
  • ИвГМА 488
  • ИГХТУ 131
  • ИжГТУ 145
  • КемГППК 171
  • КемГУ 508
  • КГМТУ 270
  • КировАТ 147
  • КГКСЭП 407
  • КГТА им. Дегтярева 174
  • КнАГТУ 2910
  • КрасГАУ 345
  • КрасГМУ 629
  • КГПУ им. Астафьева 133
  • КГТУ (СФУ) 567
  • КГТЭИ (СФУ) 112
  • КПК №2 177
  • КубГТУ 138
  • КубГУ 109
  • КузГПА 182
  • КузГТУ 789
  • МГТУ им. Носова 369
  • МГЭУ им. Сахарова 232
  • МГЭК 249
  • МГПУ 165
  • МАИ 144
  • МАДИ 151
  • МГИУ 1179
  • МГОУ 121
  • МГСУ 331
  • МГУ 273
  • МГУКИ 101
  • МГУПИ 225
  • МГУПС (МИИТ) 637
  • МГУТУ 122
  • МТУСИ 179
  • ХАИ 656
  • ТПУ 455
  • НИУ МЭИ 640
  • НМСУ «Горный» 1701
  • ХПИ 1534
  • НТУУ «КПИ» 213
  • НУК им. Макарова 543
  • НВ 1001
  • НГАВТ 362
  • НГАУ 411
  • НГАСУ 817
  • НГМУ 665
  • НГПУ 214
  • НГТУ 4610
  • НГУ 1993
  • НГУЭУ 499
  • НИИ 201
  • ОмГТУ 302
  • ОмГУПС 230
  • СПбПК №4 115
  • ПГУПС 2489
  • ПГПУ им. Короленко 296
  • ПНТУ им. Кондратюка 120
  • РАНХиГС 190
  • РОАТ МИИТ 608
  • РТА 245
  • РГГМУ 117
  • РГПУ им. Герцена 123
  • РГППУ 142
  • РГСУ 162
  • «МАТИ» — РГТУ 121
  • РГУНиГ 260
  • РЭУ им. Плеханова 123
  • РГАТУ им. Соловьёва 219
  • РязГМУ 125
  • РГРТУ 666
  • СамГТУ 131
  • СПбГАСУ 315
  • ИНЖЭКОН 328
  • СПбГИПСР 136
  • СПбГЛТУ им. Кирова 227
  • СПбГМТУ 143
  • СПбГПМУ 146
  • СПбГПУ 1599
  • СПбГТИ (ТУ) 293
  • СПбГТУРП 236
  • СПбГУ 578
  • ГУАП 524
  • СПбГУНиПТ 291
  • СПбГУПТД 438
  • СПбГУСЭ 226
  • СПбГУТ 194
  • СПГУТД 151
  • СПбГУЭФ 145
  • СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
  • ПИМаш 247
  • НИУ ИТМО 531
  • СГТУ им. Гагарина 114
  • СахГУ 278
  • СЗТУ 484
  • СибАГС 249
  • СибГАУ 462
  • СибГИУ 1654
  • СибГТУ 946
  • СГУПС 1473
  • СибГУТИ 2083
  • СибУПК 377
  • СФУ 2424
  • СНАУ 567
  • СумГУ 768
  • ТРТУ 149
  • ТОГУ 551
  • ТГЭУ 325
  • ТГУ (Томск) 276
  • ТГПУ 181
  • ТулГУ 553
  • УкрГАЖТ 234
  • УлГТУ 536
  • УИПКПРО 123
  • УрГПУ 195
  • УГТУ-УПИ 758
  • УГНТУ 570
  • УГТУ 134
  • ХГАЭП 138
  • ХГАФК 110
  • ХНАГХ 407
  • ХНУВД 512
  • ХНУ им. Каразина 305
  • ХНУРЭ 325
  • ХНЭУ 495
  • ЦПУ 157
  • ЧитГУ 220
  • ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

  • О проекте
  • Реклама на сайте
  • Правообладателям
  • Правила
  • Обратная связь

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник