Расчет простых цепей постоянного тока
ТОЭ расчеты
В электротехнике принято считать, что простая цепь – это цепь, которая сводится к цепи с одним источником и одним эквивалентным сопротивлением. Свернуть цепь можно с помощью эквивалентных преобразований последовательного, параллельного и смешанного соединений. Исключением служат цепи, содержащие более сложные соединения звездой и треугольником. Расчет цепей постоянного тока производится с помощью закона Ома и Кирхгофа.
Пример 1Два резистора подключены к источнику постоянного напряжения 50 В, с внутренним сопротивлением r= 0,5 Ом. Сопротивления резисторов R1 = 20 и R2 = 32 Ом. Определить ток в цепи и напряжения на резисторах.
Так как резисторы подключены последовательно, эквивалентное сопротивление будет равно их сумме.
Теперь зная ток в цепи, можно определить падения напряжений на каждом из резисторов.
Проверить правильность решения можно несколькими способами. Например, с помощью закона Кирхгофа, который гласит, что сумма ЭДС в контуре равна сумме напряжений в нем.
Но с помощью закона Кирхгофа удобно проверять простые цепи, имеющие один контур. Более удобным способом проверки является баланс мощностей.
В цепи должен соблюдаться баланс мощностей, то есть энергия отданная источниками должна быть равна энергии полученной приемниками.
Мощность источника определяется как произведение ЭДС на ток, а мощность полученная приемником как произведение падения напряжения на ток.
Преимущество проверки балансом мощностей в том, что не нужно составлять сложных громоздких уравнений на основании законов Кирхгофа, достаточно знать ЭДС, напряжения и токи в цепи.
Общий ток цепи, содержащей два соединенных параллельно резистора R1=70 Ом и R2=90 Ом, равен 500 мА. Определить токи в каждом из резисторов.
Два последовательно соединенных резистора ничто иное, как делитель тока. Определить токи, протекающие через каждый резистор можно с помощью формулы делителя, при этом напряжение в цепи нам не нужно знать, потребуется лишь общий ток и сопротивления резисторов.
Токи в резисторах
В данном случае удобно проверить задачу с помощью первого закона Кирхгофа, согласно которому сумма токов сходящихся, в узле равна нулю.
Если у вас возникли затруднения, прочтите статью законы Кирхгофа.
Если вы не помните формулу делителя тока, то можно решить задачу другим способом.
Для этого необходимо найти напряжение в цепи, которое будет общим для обоих резисторов, так как соединение параллельное. Для того чтобы его найти, нужно сначала рассчитать сопротивление цепи
А затем напряжение
Зная напряжения, найдем токи, протекающие через резисторы
Как видите, токи получились теми же.
Пример 3В электрической цепи, изображенной на схеме R1=50 Ом, R
2=180 Ом, R3=220 Ом. Найти мощность, выделяемую на резисторе R1, ток через резистор R2, напряжение на резисторе R3, если известно, что напряжение на зажимах цепи 100 В.
Чтобы рассчитать мощность постоянного тока, выделяемую на резисторе R1, необходимо определить ток I1, который является общим для всей цепи. Зная напряжение на зажимах и эквивалентное сопротивление цепи, можно его найти.
Эквивалентное сопротивление и ток в цепи
Отсюда мощность, выделяемая на R1
Ток I
Так как, напряжение при параллельном соединении резисторов одинаковое, найдем U3, как напряжение на резисторе R2
Таким образом производится расчет простых цепей постоянного тока.
Как определить силу электрического тока в цепи? каким прибором
Электрическая цепь представляет собой совокупность различных элементов, соединенных определенным образом, через которые осуществляется протекание тока и выполняется соответствующая полезная работа.
Для обеспечения необходимого функционирования всех устройств, включенных в электрическую схему, необходимо соблюдение ряда параметров, а именно физических характеристик к которым относятся сила тока, напряжение и сопротивление всех элементов цепи. Все эти величины связаны между собой и имеют определенную зависимость согласно закону Ома.
На практике нередко возникает проблема не только как определить силу тока цепи в электрической цепи, но и остальные параметры если точные входные параметры имеются в недостаточном объеме.
Способы определения параметров электрической цепи
Существует два основных варианта как определить силу электрического тока в проводнике, а также остальные характеристики – это косвенный способ вычислений и прямой метод измерения с помощью соответствующих приборов.
Прямой способ определения силы электрического тока
Данный вариант основан на использовании контрольно-измерительного устройства, которое называется амперметр. Свое наименование данный прибор получил от ампера – единицы силы тока принятой в международной системе СИ.
В отличие от вольтметра, который позволяет определить разность потенциалов (напряжение), амперметр применяется довольно редко. В домашних и большинстве производственных условий напряжение в сети известно, а зная потребляемую мощность электрических устройств, не составляет особого труда определить остальные параметры, взаимосвязь которых будет показана ниже.
Сложнее ситуация, когда электрическая цепь имеет свои особенности, например, электропроводка автомобиля, которая включает в себя огромное количество различных устройств. Нередко возникает вопрос как определить силу тока в электрической лампочке или другом элементе бортовой системы, чтобы это не отразилось на его безопасной эксплуатации.
Особенностью таких схем является неоднородность параметров электрической цепи на отдельных участках. Вот здесь и пригодится амперметр. Измерение силы тока в электрической лампочке автомобиля представляет собой простую операцию – достаточно в месте ее установки последовательно включить амперметр и считать показания на шкале.
Еще одним прибором каким измеряют силу электрического тока является многофункциональный тестер (фото ниже).
С его помощью можно получить данные о напряжении или сопротивлении на отдельных участках любой цепи.
Косвенный метод определения силы электрического тока в проводнике
Данный способ определения силы тока основан на определении силы тока через измерение остальных параметров электрической цепи. Для этого необходимо воспользоваться законом Ома, который описывает зависимость основных параметров относительно друг друга. Данный закон устанавливает прямую зависимость силы тока (I) от разности потенциалов (U), а также обратную связь от сопротивления (R) проводника на определенном участке цепи, что отображается формулой I=U/R.
Таким образом, если возникает такая проблема, как определение силы электрического тока в проводнике при отсутствии амперметра, необходимо воспользоваться вольтметром и омметром. Как правило, данные устройства объединены в едином корпусе, но могут представлять и самостоятельные приборы.
Измерив требуемые параметры и подставив их в вышеприведенную формулу получаем искомую величину силы тока.
Необходимо отметить что использование многофункционального тестера значительно облегчает нахождение всех параметров электрической цепи. Единственное на что требуется обратить внимание при определении силы тока в любом элементе электрической схемы с помощью тестера или амперметра – это выбор правильного диапазона измерений. При отсутствии предварительных данных, измерения необходимо начинать при выставлении максимальных величин и постепенно их уменьшать до отображения достоверных данных.
Взаимосвязь основных параметров электрической цепи
Как отмечалось выше электрическая цепь представляет собой совокупность элементов и устройств выполняющие определенную работу при перемещении по ней заряженных частиц. Каждый элемент обладает своем сопротивлением, что влияет на величину силы тока и напряжения на выходе.
Взаимосвязь этих значений как раз-таки подчиняется закону Ома!
Но определение силы электрического тока в проводнике возможно и через потребляемую мощность устройства (Р).
Добавить отзыв
как определить ток в этой цепи
спросил
Изменено 2 года, 9 месяцев назад
Просмотрено 1к раз
\$\начало группы\$
После расчета общего сопротивления и полного тока я применяю деление тока и получаю (6/6+6)*1А = 1/2 А.
Но в ключе ответа это представлено как 1/3 А.
Что я делаю не так?
- текущий
\$\конечная группа\$
7
\$\начало группы\$
Простой подход к этой проблеме следующий (подробности расчетов я оставлю вам): Найдите эквивалентное сопротивление резисторов 3 и 6 Ом. Рассмотрим это сопротивление с резистором 4 Ом в качестве делителя напряжения. Это даст вам напряжение на резисторе 6 Ом. Затем закон Ома даст вам ток через резистор 6 Ом. Если вы сделаете эти расчеты правильно, вы обнаружите, что ток в резисторе 6 Ом действительно равен 1/3 ампера.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Вы, кажется, неправильно применяете концепцию текущего деления. В этой схеме ток через резистор 4 Ом делится между резисторами 3 Ом и 6 Ом на обратном пути к источнику.
Текущая формула делителя
\$ I_1 = I \frac{G_1}{G_1+G_2} \$
где \$G_1\$ и \$G_2\$ в данном случае проводимости резисторов 6 Ом и 3 Ом соответственно, \$I\$ это полный ток и \$I_1\$ ток через \$G_1\$
Вы обнаружили, что общий ток равен 1 А. Поскольку проводимость \$G\$ обратно пропорциональна сопротивлению, \$G = \frac{1}{R}\$, ток в резисторе 6 Ом равен
\$ I_1 = 1 \cdot \ frac {\ frac {1} {6}} {\ frac {1} {6} + \ frac {1} {3}} = \ frac {1} {3} \$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
Параллельные цепи — основное электричество
Перейти к содержимому
Электрические цепи
Параллельная схема, вероятно, является наиболее распространенным типом схемы, с которой вы столкнетесь.
Нагрузки в системах распределения электроэнергии в основном так или иначе соединены параллельно друг другу.
Строительство параллельной цепи
Параллельная цепь строится путем соединения клемм всех отдельных нагрузочных устройств таким образом, чтобы на каждом компоненте появлялось одинаковое значение напряжения.
Рис. 19. Параллельная цепь- Напряжение на каждой ветви одинаковое.
- Есть три отдельных пути (ветви) для протекания тока, каждый из которых выходит из отрицательной клеммы и возвращается к положительной клемме.
В отличие от последовательной цепи, ток по-прежнему течет к остальным устройствам в цепи, если какая-либо ветвь или компонент в параллельной цепи разомкнуты.
Три закона параллельной цепи
Во всех параллельных цепях существуют три основных соотношения, касающиеся напряжения, тока и сопротивления.
Напряжение
В параллельной цепи каждый нагрузочный резистор действует как независимая ветвь цепи, и благодаря этому каждая ветвь «видит» все напряжение питания.
Суммарное напряжение параллельной цепи имеет то же значение, что и напряжение на каждой ветви.
Это отношение может быть выражено как:
ЭТ = Е1 = Е2 = Е3…
Рис. 20. Протекание тока в параллельной цепи
В приведенной выше схеме напряжение в каждой ветви равно 120 В.
Текущий
Параллельная цепь имеет более одного пути для протекания тока. Количество токовых путей определяется количеством параллельно соединенных нагрузочных резисторов.
Общий ток в параллельной цепи представляет собой сумму токов отдельных ответвлений.
Это отношение в параллельной цепи выражается как:
IT = I1 + I2 + I3…
Чтобы найти общий ток, необходимо сначала определить токи отдельных ветвей, используя закон Ома:
I1 = 120 В/ 20 Ом = 6 А
I2 = 120 В/ 40 Ом = 3 А
I3 = 120 В/ 60 Ом = 2 А
IT = 6 А + 3 А + 2 А = 11 А
Сопротивление
Всякий раз, когда большее количество сопротивлений подключается параллельно, они уменьшают общее сопротивление цепи.