Сила тока, проходящего по участку цепи пропорциональна приложенному напряжению к данному участку и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка цепи.

 

U

I = ----

R

 

Следствие: падение напряжения на участке цепи (выделение энергии) пропорционально силе тока и сопротивлению данного участка U = I × R.

 

2. Закон Ома для полной цепи:

Сила тока, проходящего по участку цепи пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

I = Е/(R+r), где R+ r – полное сопротивление цепи

 

R - сопротивление внешнего участка цепи (всех потребителей)

r - сопротивление внутреннего участка цепи (источника)

 

Следствие: ЭДС E характеризует энергию, которую источник вырабатывает, а напряжение U – энергию, которую получает потребитель. Направление ЭДС обозначают от (-) к (+), а напряжения от (+) к (-). Напряжение U всегда меньше ЭДС E на величину падения напряжения внутри источника I × r. Чем больше количество и мощность потребителей (при обычном параллельном соединении), тем напряжение меньше. Такое снижение напряжения с ростом нагрузки в цепи называют просадкой напряжения

Примечание: величина просадки напряжения зависит от мощности источника.

 

E = I (R+r) = I × R + I × r = U + I × r

E > U на величину I × r, (за исключением случая при разомкнутой цепи, когда I=0, а E = U).

Прим. В общем случае понятия источник тока и источник напряжения характеризуют источники электроэнергии. В частности источник тока рассчитывается на большие токи (например, сварочный генератор) и, чтобы не выйти из строя он должен иметь достаточно большое внутреннее сопротивление r. Источник напряжения должен выдавать его стабильно, не допуская просадок независимо от роста нагрузки, поэтому он должен иметь малое внутреннее сопротивление r.

Режимы работы электрических цепей.

1. Режим холостого хода – выключатель разомкнут. При этом ток будет равен 0, а ЭДС равен напряжению. В данном режиме измеряется ЭДС источника тока.

I = 0

E = U (так как I×r =0)

 

 

2. Режим нагрузки – выключатель замкнут. При этом ток не равен нулю. ЭДС определяется как сумма напряжения, приложенного к внешней цепи U с падением напряжения внутри источника I × r. Данный режим является рабочим режимом электрических цепей.

 

I ≠ 0

E = U + I × r

 

3. Режим короткого замыкания - источник тока накоротко замкнут проводом малого сопротивления.

 

E

R ≈ 0; U ≈ 0; E = I × r; Iкз = ----

r

Так как внутреннее сопротивление источника r (R₀) обычно мало, то при коротком замыкании возникает не допустимо большой ток (десятки-сотни раз больше номинального), который может привести к повреждению данной цепи и ее аппаратов. Поэтому данный режим обычно является аварийным и соответственно в электрическую цепь необходимо включать аппараты защиты.

Примечание: током короткого замыкания для электрической цепи считается ток больше номинального в 2 и более раз. Соответственно на такое превышение тока обычно рассчитано срабатывание защиты от к.з.

 

Законы Кирхгофа.

(В 1847г. установил законы для электрических цепей, названные его именем).

Первый закон Кирхгофа (устанавливает зависимость между токами для узлов электрической цепи, к которым подходит несколько ветвей): сумма токов входящих в узел ровна сумме токов выходящих из узла.

Распределение токовв узле электрической цепи

.

Для электрического тока имеет место полная аналогия с распределением потоков воды

в соединенных друг с другом трубопроводах.

Второй закон Кирхгофа используется для расчета сложных электрических цепей с несколькими источниками.