1.1 Электрическая цепь (эц), элемент эц, электрическая схема. Источники и приемники электрической энергии.

ЭЦ – совокупность приборов и устройств, процессы в которых могут быть описаны при помощи понятий (ЭДС, сопротивление, напряжение и ток). Элементы электрической цепи – устройство или прибор, выполняющий определенные функции. Все элементы электрической цепи принципиально делятся на источники и потребители: 1. Источники электрической энергии – элементы, в которых различные виды энергии преобразуются в электрическую (к ним относятся: генераторы (механическая в электрическую); термопары (тепловая энергия в электрическую); солнечные батареи (световая в электрическую); аккумуляторы и гальванический элемент (химическая в электрическую)). 2. Потребители (приемники) электрической энергии - элементы электрической цепи, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии (к ним относятся: двигатель (электрическая в механическую энергию); гальванические ванны (в химические связи); нагреватели (в тепловую энергию); лампы ( световая энергия)). 3. Вспомогательные элементы – выключатели, предохранители, разъемы, измерительные приборы.

Условные обозначения: источник ЭДС ; источник тока ; гальванический элемент, аккумулятор ;

резистор ; ротор или якорь машин постоянного тока ; лампа накаливания ; соединение проводов ; пересечение проводов ; выключатель – ключ ; амперметр ; вольтметр ; ваттметр

Схема – графическое изображение электрической цепи. Чаще всего используются электрические схемы 3-х видов:

1. Монтажная схема - изображает элементы цепи и соединительные провода.

2. Принципиальная схема – на ней показываются условные графические изображения элементов и их соединений.

3. Схема замещения – расчетная модель электрической цепи, на которой элементы замещаются идеализированными элементами без вспомогательных элементов, не влияющих на результаты расчетов.

1.3 Законы Кирхгофа. Расчет цепей постоянного тока путем непосредственного применения законов Кирхгофа

Законы К. – основные законы ЭЦ.

1. Алгебраическая сумма токов в любом узле ЭЦ = 0. Сумма токов, направленных к узлу = сумме токов, направленных от узла. Т.е. в узлах ЭЦ пост. тока заряды не могут накапливаться, т.к. в противном случае изменились бы потенциалы этих узлов и токи в ветвях.

Токи, втекающие в узел берутся с "+", вытекающие с "-"(I₁+I₂-I₃-I₄+I₅=0). Если в схеме имеются n-узлов, тот для нее можно составить (n-1) независ. ур-й по 1 з-ну Кирх.

2. В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма па­дений напряжений на элементах, входящих в контур, равна алгебраической сумме ЭДС.

Для составления равнения по 2-му закону Кирхгофа выбирается произ­вольное направление обхода контура. Тогда, если направление тока в цепи совпадает с направлением обхода, то соответствующее слагаемое берется со знаком «+», а если не совпадает, то со знаком «-». Аналогичное правило рас­становки знаков справедливо и для ЭДС.

Расчет цепей посредством двух законов Кирхгофа

Порядок расчета:

а) произвольно задаются положительными направлениями токов во всех ветвях схемы.

б) для всех узлов схемы кроме одного составляются уравнения по 1-му за­кону Кирхгофа.

в) для всех независимых контуров составляются уравнения по 2-му закону Кирхгофа (контур будет считаться независимым от остальных, если в него вхо­дит хотя бы одна новая ветвь, т.е. не вошедшая в состав других контуров).

Общее число уравнений, составленных по 1 и 2-му законам Кирхгофа должно быть равно числу неизвестных токов. Полученная система линейных уравнений разрешается относительно токов с использованием известных ме­тодов решения систем уравнений (например, с помощью определителей)

Если при решении системы уравнений значение какого-либо тока получи­лось отрицательным, то это означает, что истинное направление тока проти­воположно выбранному. Данный метод расчета является универсальным, од­нако расчет вручную возможен лишь для несложных схем (4-5 неизвестных тока). Для более сложных схем требуется применение иных методов или вы­числительной техники.