Теоретический материал к заданию

Явление направленного движения свободных носителей электрического заряда в веществе или в вакууме называется электрическим током проводимости.

Рисунок 1.1 Электрический ток в проводнике

Интенсивность электрического тока оценивается физической величиной, называемой силой электрического тока. (На практике эту величину называют электрическим током или просто током)

Электрический ток, длительно не изменяющийся по величине и направлению, называется постоянным.

Сила тока на участке цепи определяется по закону Ома.

Закон Ома для участка цепи:

Ток на участке электрической цепи прямо пропорционален напряжению на зажимах этого участка и обратно пропорционален его сопротивлению.

(1.1)

Электрической цепью называется совокупность устройств, генерирующих, преобразующих, передающих и использующих электроэнергию.

Устройства, генерирующие электроэнергию, называются источниками электроэнергии. Источники электроэнергии подразделяются на источники постоянного и переменного тока. В качестве источника переменного тока используют электромашинные устройства, источника постоянного тока – гальванические элементы, аккумуляторы и электромашинные генераторы.

Внутри каждого источника электроэнергии действует электродвижущая сила (ЭДС). Электродвижущая сила характеризует способность поля сторонних сил (механических, сил химических реакций и т.д.) или индуцированного поля вызывать электрический ток. ЭДС обозначается буквой Е (для постоянного тока), е (для переменного тока) и измеряется в Вольтах (В).

Устройства, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергий, называются потребителями. Основной характеристикой потребителей в цепях постоянного тока является электрическое сопротивление.

(1.2)

Единицей измерения сопротивления является сопротивление такого проводника, в котором при разности потенциалов на концах в 1В устанавливается ток в 1 А:

[R] = [U/I] = Ом

Соотношение между ЭДС, сопротивлением и током в замкнутой цепи выражается законом Ома для полной цепи.

Закон Ома для полной цепи:

Ток в замкнутой цепи прямо пропорционален электродвижущей силе и обратно пропорционален сопротивлению всей цепи.

(1.3)

где E – ЭДС источника питания

R₀ – внутреннее сопротивление источника питания

R_экв – эквивалентное сопротивление внешней части цепи.

Формула для определения эквивалентного сопротивления зависит от способа соединения резисторов в цепи. Существуют два способа соединения резисторов: последовательное соединение и параллельное соединение.

Последовательное соединение резисторов.

Рисунок 1.2 Последовательное соединение резисторов

R_экв=R₁+R₂+ ….+R_n (1.4)

При последовательном соединении резисторов в цепи протекает один ток. Напряжение на участках цепи прямо пропорционально сопротивлению участка.

U=IR (1.5)

Параллельное соединение резисторов.

Рисунок 1.3 Параллельное соединение резисторов

(1.6)

Для двух параллельно соединенных сопротивлений можно использовать формулу:

(1.7)

На всех сопротивлениях, соединенных параллельно, одинаковое напряжение.

Сила тока в ветвях обратно пропорциональна величине сопротивления цепи.

(1.8)

Мощность электрического тока.

Работа, совершаемая в единицу времени, называется мощностью.

P = UI (1.9)

Единицей измерения мощности служит Ватт (Вт).

При расчете электрической цепи выделяют мощность источника питания, мощность потерь и мощность, потребляемую нагрузкой.

Мощность источника питания определяют по формуле:

Р_ист=EI (1.10)

где Е – ЭДС источника питания

I – сила тока, протекающего через источник питания.

Мощность нагрузки определяют по формуле:

Р = I²R (1.11)

где I – сила тока нагрузки

R – сопротивление нагрузки.

Мощность потерь определяют по формуле:

∆Р = I²R₀ (1.12)

где I – сила тока, протекающего через источник питания

R₀ – внутреннее сопротивление источника питания

Правильность расчета электрической цепи проверяют, используя формулу баланса мощностей:

Р_ист= P₁+ P₂+ …+P_n+∆Р (1.13)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: