Основные режимы работы электрической цепи

Любая электрическая цепь состоит из двух участков:

-внешний участок цепи, с сопротивлением R;

-внутренний участок цепи, имеющий сопротивление R O.

Внешним участком цепи или внешней цепью называют часть цепи, которая присоединяется извне к зажимам источника.

Внутренним участком цепи или внутренней цепью называют часть цепи, которая проходит внутри источника энергии между его зажимами через электролит или обмотки генератора.

Электрические цепи делятся на замкнутые и разомкнутые.

Замкнутая цепью - такая, в которой имеется непрерывный путь для тока, а общее сопротивление цепи меньше бесконечности,

R + R O < ∞.

Разомкнутой цепью называют такую цепь, в которой путь для тока прерывается, а общее сопротивление равно бесконечности

Электрическая цепь может работать в различных режимах, однако все эти режимы, сколько бы их ни было, находятся между двумя крайними режимами- холостым ходом и коротким замыканием.

Режимом холостого хода цепи называют такой режим, при котором сопротивление нагрузки R = ∞, то есть внешняя цепь разомкнута

(см. рисунок 9).

 

Следовательно,

При режиме холостого хода ток холостого хода равен нулю.

Режимом короткого замыкания цепи называется такой режим, при котором сопротивление нагрузки R =0, то есть внешняя цепь замкнута накоротко (см. рисунок 10).

Следовательно,

Таким образом, при коротком замыкании ток в цепи максимален и ограничивается только величиной внутреннего сопротивления R O источника энергии.

 

Первый и второй законы Кирхгофа

7.1 Первый закон Кирхгофа

Первый закон Кирхгофа применяется к узлам электрических цепей и формулируется следующим образом:

Алгебраическая сумма токов любого узла электрической цепи, равна нулю:

                                         (1)

В эту сумму токи входят с разными знаками, в зависимости от направления их по отношению к узлу.

На основании первого закона Кирхгофа для каждого узла можно составить уравнение токов. Например, для точки В схемы рисунке 1а такое уравнение имеет вид:

                  (2)

В этом уравнении токи, направленные к узлу, условно взяты положительными, а токи, направленные от узла, — отрицательными. Можно записать по другому:

 

                        (3)

Уравнение позволяет дать другую формулировку первого закона Кирхгофа:

Сумма токов, втекающих в узел электрической цепи, равна сумме токов, вытекающих из узла.

 

Второй закон Кирхгофа

Второй закон Кирхгофа применяется к контурам электрических цепей:

В контуре электрической цепи алгебраическая сумма напряжений на его ветвях равна нулю:

                                       (4)

Или по другому: Сумма ЭДС входящих в контур равна сумме падений напряжений на элементах данного контура:

                               (5)

Другим контурам соответствуют другие уравнения, которые не трудно написать, не прибегая к выражениям потенциалов точек контура. При этом положительными считаются токи и ЭДС, направление которых совпадает с направлением обхода контура.