Основные теоретические положения. Важнейшим электрическим явлением является электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц (электронов)

 

Важнейшим электрическим явлением является электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц (электронов). Для существования тока необходимо наличие электрической цепи.

Электрическая цепь – это замкнутый путь для тока, состоящий из источников электрической энергии, приемников электрической энергии, соединительных проводов, коммутационных устройств, измерительных приборов.

Источник преобразует в электрическую энергию любой другой вид энергии. Приемник – преобразует электрическую энергию в любой нужный потребителю вид энергии.

Для расчета неразветвленных электрических цепей применяется закон Ома.

Закон Ома для электрической цепи, содержащей источник ЭДС (рис.1.1): ток прямо пропорционален ЭДС источника и обратно пропорционален суммарному сопротивлению всей цепи:

 

Рис. 1.1.

 

.

 

Закон Ома для участка цепи:

.

 

Ток, протекающий по сопротивлению R ₁, пропорционален напряжению U ₁, действующему на данном участке, и обратно пропорционален его сопротивлению.

Для расчета разветвленных цепей применяют два закона Кирхгофа, называемые также правилами Кирхгофа. Оба закона установлены на основании многочисленных опытов и являются следствием закона сохранения энергии.

В соответствии с первым законом Кирхгофа алгебраическая сумма токов в точке разветвления электрической цепи равна нулю (рис.1.2):

 

.

 

 

- I ₁ - I ₂ + I ₃ - I ₄ + I ₅ = 0.

 

 

Рис.1.2.

 

По второму закону Кирхгофа алгебраическая сумма ЭДС, действующих в замкнутом контуре равна алгебраической сумме напряжений и падений напряжения в этом контуре электрической цепи (рис.1.3).

 

.

 

 

Е = IR ₁ + IR ₂

 

Рис.1.3.

 

При составлении уравнений для расчета в соответствии с указанными законами необходимо учитывать, каким способом соединены элементы рассматриваемой электрической цепи.

При последовательном соединении по всем элементам электрической цепи протекает один и тот же ток (рис. 1.4).

 

 

;

 

Рис. 1.4.

 

Параллельным соединением элементов (ветвей) цепи называется такое, при котором все эти элементы находятся под одним и тем же напряжением (рис. 1.5).

 

 

 

 

;

 

 

 

Рис. 1.5.

 

 

При смешанном соединении потребителей электрической энергии, одна часть потребителей соединена параллельно, а другая – последовательно.