В действующей цепи электрическая энергия источника питания преобразуется в другие виды энергии. Схему (рис. 1.9) можно представить в упрощенном варианте (рис. 1.10), где сопротивления $R_1$ и $R_{ab}$ включены последовательно. Сопротивления $R_1$ и $R_2$ (рис. 1.2) находятся в параллельных ветвях.

При этом общее напряжение в цепи равно сумме напряжений на концах каждого из проводников. При параллельном соединении падение напряжения между двумя узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов. Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды.

Соединение элементов электрической цепи по схемам «звезда» и «треугольник»

Формулы для последовательного и параллельного соединения проводников позволяют во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, состоящей из многих резисторов. На рис. 1.9.3 приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений. Следует отметить, что далеко не все сложные цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения.

Цепи, подобные изображенной на рис. 1.9.4, а также цепи с разветвлениями, содержащие несколько источников, рассчитываются с помощью правил Кирхгофа. Если выключить одну лампу, то цепь разомкнется и другая лампа погаснет. Последовательное соединение находит широкое применение в технике.

Изучим свойства цепи с последовательным соединением приборов и устройств. Поэтому сопротивление цепи становится больше сопротивления одного проводника. Отсюда видно, что напряжение будет большим на проводнике с наибольшим сопротивлением, так как сила тока везде одинакова. Такое соединение сопротивлений называется последовательным. Мы получили таким образом, что U = 60 В, т. е. несуществующее равенство ЭДС источника тока и его напряжения.

1.7. Расчет электрических цепей с использованием законов Ома и Кирхгофа

Следовательно, при параллельном соединении сопротивлений напряжение на зажимах источника тока равно падению напряжения на каждом сопротивлении. Такое разветвление тока в параллельных ветвях сходно с течением жидкости по трубам. Рассмотрим теперь, чему будет равно общее сопротивление внешней цепи, состоящей из двух параллельно соединенных сопротивлений.

Вернемся к цепи, показанной на рис. 3, и посмотрим, чему будет равно эквивалентное сопротивление двух параллельно соединенных сопротивлений. На основании этой формулы делаем вывод: при параллельном соединении проводимость внешней цепи равна сумме проводимостей отдельных ветвей. Следовательно, чтобы определить эквивалентное сопротивление включенных параллельно сопротивлений, надо определить проводимость цепи и взять величину, ей обратную.

Однако на практике могут встретиться случаи, когда цепь состоит из трех и более параллельных ветвей. Оказывается, все полученные нами соотношения остаются справедливыми и для цепи, состоящей из любого числа параллельно соединенных сопротивлений. Как видим, найденное нами сопротивление R = 6 Ом действительно является для данной цепи эквивалентным.

П. с. применяется также для источников тока; так, напр., генераторы (см. Генератор электрический) на электр. Параллельное соединение — в электротехнике, соединение Двухполюсников (обычно или потребителей, или источников электроэнергии), при котором на их зажимах действует одно и то же напряжение. ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ — способ соединения приемников, при к ром электр. Потребители электрической энергии к их источникам также присоединяются различными способами.

Все проводники включают в цепь поочередно друг за другом. На рисунке 44 показано последовательное соединение двух проводников 1 и 2, имеющих сопротивления и . Это могут быть две лампы, две обмотки электродвигателя и т.д.

1.5. Источник ЭДС и источник тока в электрических цепях

В электротехнике рассматривается устройство и принцип действия основных электротехнических устройств, используемых в быту и промышленности. Чтобы электротехническое устройство работало, должна быть создана электрическая цепь, задача которой передать электрическую энергию этому устройству и обеспечить ему требуемый режим работы.

Источники, в которых происходит преобразование неэлектрической энергии в электрическую, называются первичными источниками. Вторичные источники – это такие источники, у которых и на входе, и на выходе – электрическая энергия (например, выпрямительные устройства). 2) Потребители электрической энергии.

Расчет разветвленной электрической цепи с несколькими источниками питания

С помощью сопротивления $R$ учитывают способность реального элемента цепи необратимо преобразовывать электроэнергию в другие виды, например, тепловую или лучистую. 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.

1.4. Способы соединения сопротивлений и расчет эквивалентного сопротивления электрической цепи

В схеме на рис. 1.2 – два узла a и b. Ветви, присоединенные к одной паре узлов, называют параллельными. Все электрические цепи делятся на линейные и нелинейные.

Нелинейный элемент, например лампа накаливания, имеет сопротивление, величина которого увеличивается при повышении напряжения, а следовательно и тока, подводимого к лампочке. ЭДС в контуре; $m$ – число элементов с сопротивлением $R_k$ в контуре; $U_k=R_kI_k$ – напряжение или падение напряжения на $k$-м элементе контура.

Сопротивления в электрических цепях могут быть соединены последовательно, параллельно, по смешанной схеме и по схемам «звезда», «треугольник». Таким образом, при последовательном соединении элементов цепи общее эквивалентное сопротивление цепи равно арифметической сумме сопротивлений отдельных участков.

Характерным для параллельного соединения является одно и то же напряжение $U$ на выводах всех источников. Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи: U=U1+U2.

Читайте также: