Закон Ома для участка цепи

Рис. 2.1. Закон Ома для участка цепи

Закон Ома устанавливает зависимость между током, напряжением и сопротивлением.

I = U / R;

U = I · R;

R = U / I;

Если увеличить в несколько раз напряжение, действующее в цепи, то ток в этой цепи увеличится во столько же раз, а если увеличить в несколько раз сопротивление цепи, то ток уменьшится во столько же раз.

Закон Ома для всей цепи

Рис. 2.2. Закон Ома для всей цепи

Каждый источник Э.Д.С. обладает некоторым внутренним сопротивлением r₀. Ток внутри источника Э.Д.С. встречает в нем сопротивление, как и в любом проводнике.

Внешнее сопротивление R подключается к генератору и является потребителем энергии. Общее сопротивление цепи равно сумме внешнего м внутреннего сопротивления.

R_общ. = R = r₀

Именно это R_общ и определяет ток в цепи

I = E / (R + r₀)

При прохождении тока через генератор внутри него получается падение напряжения U₀=I · r₀, следовательно, часть Э.Д.С. расходуется на на преодоление внутреннего сопротивления самого источника.

Вследствие потери напряжения внутри генератора, напряжение на его зажимах всегда меньше Э.Д.С. источника.

E = I · R + I · r₀ = U + U₀

U = E - U₀

Режимы работы источников Э.Д.С.

а) Режим короткого замыкания

Рис. 2.3. Режим короткого замыкания

Если полюса генератора замкнуть проводником с малым сопротивлением, по сравнению с внутренним сопротивлением источника Э.Д.С., то это будет режим короткого замыкания.

В цепи останется одно внутреннее сопротивление самого источника и ток будет равен I_к.з. = E / r_0; U = 0.

если r₀=0,1Ом при E=200В, то I_к.з. = 200 / 0.1 = 2000 A

Режим короткого замыкания опасен для источников Э.Д.С. с малым внутренним сопротивлением, так как в этом случае возникает недопустимо большой ток и произойдет разрушение источника Э.Д.С.

б) Режим холостого хода

Рис. 2.4. Режим холостого хода

Это такой режим работы генератора, при котором присоединенная электрическая цепь разомкнута, и тока в цепи нет.

I=0;

E=U.

в) Режим нагрузки

Рис. 2.5. Режим нагрузки

Это такой режим работы генератора, при котором электрическая цепь замкнута и по ней проходит ток, зависящий от сопротивлений, включенных в цепь

I = E / (R + r₀);

U = E - U₀.

I-й закон Кирхгофа

Сумма токов, подходящих к узлу, равна сумме токов, отходящих от узла

Рис. 2.6. Первый закон Кирхгофа

I₁+I₂=I₃+I₄+I₅

I₁+I₂-I₃-I₄-I₅=0; ΣI=0

Й закон Кирхгофа

Рис. 2.7. Второй закон Кирхгофа

Во всякой замкнутой электрической цепи алгебраическая сумма Э.Д.С. равна алгебраической сумме падений напряжений на сопротивлениях, входящих в эту цепь.

При этом положительными считают Э.Д.С., направления которых совпадают с направлением обхода по контуру.

Падение напряжения на сопротивлении положительно там, где направление тока совпадает с направлением обхода.

E₁ - E₂ = I · R₁ + I · r₂ + I · R₂ + I · r₁

ΣE=Σ(I · R)