Потужність втрат на внутрішньому опорі джерела

Форм. 6

де U - напруга, В.

4 Електричний потенціал і різниця потенціалів. Електрична напруга уздовж шляху поза джерелом між крапками а і b називають також різницею потенціалів між цими крапками. Однозначно визначається тільки різниця потенціалів, рівна відповідній напрузі. Щоб визначити потенціал, потрібно надати нульове значення потенціалу однієї з точок ланцюга (наприклад, вузлу), тоді потенціал будь-якої іншої крапки буде рівний напрузі між цією крапкою і крапкою, потенціал якої вибраний рівним нулю.

5 Електричний опір. Опір зовнішньої ділянки ланцюгу (поза джерелами) рівний відношенню постійної напруги на ділянці до струму в нім

Форм. 7

де R - опір, Ом.

Для проводів опір визначається по формулі

Форм. 8

де - питомий опір, Ом/м; S - площа поперечного перетину дроту, м²; L - довжина дроту, м.

Опір проводів, резисторів залежить від температури t навколишнього середовища

Форм. 9

де R₂₀ - опір при температурі 20° С; а - температурний коефіцієнт опору.

Значення та а приводяться в довідниках.

6 Електрична провідність - величина зворотна опору

Форм. 10

Одиниця провідності

Форм. 11

Приклади вирішення завдань

Завдання 1. У ланцюзі постійного струму (рис. 1) напругою U = 110 В безперервно протягом однієї доби горять лампи H₁ і H₂ потужністю 60 Вт і 40 Вт відповідно.

Визначити струми ламп, загальний струм в ланцюзі, опір ниток напруження ламп, що горять, і вартість енергії, отриманої лампами від мережі живлення, якщо вартість 1 кВт/ч електроенергії рівна Х грн.

Рис. 1.

Аналіз і рішення задачі 1

До кожної з ламп прикладена напруга 110 В. Токи в лампах H₁ і H₂ відповідно

Форм. 12

Форм. 13

Струм в ланцюзі

Форм. 14

Опори ламп

Форм. 15

Форм. 16

Загальна потужність ламп

Форм. 17

Отримана енергія за одну добу

Форм. 18

Вартість отриманої енергії

Форм. 19

У останню формулу підставити реальне значення Х (вартість 1 кВт/г на цей час в Україні), та вирахувати С у гривнях.

 

Завдання 2. Для схеми (рис. 2.) задані: внутрішній опір джерела R_ВТ = 0,1 Ом і опір проводів лінії Rл = 0,5 Ом.

Рис. 2.

Визначити - коефіциент корисної дії (ккд) ланцюга, якщо напруга приймача Ucd=110 В і опір Rн = 220 та 303 Ом.

Аналіз і рішення задачі 2

Очевидно, що потужність ламп P₁ + P₂ і струм I ті ж, що і в завдані 1. Потужність втрат в лінії I²R_л та у внутрішньому опорі джерела I²R_ВТ.

Тому (ккд) буде дорівнювати

Форм. 20

Завдання 3. Допустима щільність струму у нихромовому дроті нагрівального елементу кип'ятильника j = 10 A/мм².

Визначити який струм I можна пропустити по нихромовому дроту діаметром d=0,4 мм?

Аналіз і рішення задачі 3

Поперечний перетин нихромового дроту

Форм. 21

Допустимий струм дроту

Форм. 22

Розрахунок електричних ланцюгів з використанням законів Ома і Кирхгофа

Питання для підготовки до занять

1. Сформулювати закон Ома для ділянки і для замкнутого контуру.

2. Намалювати схеми з послідовним і паралельним з'єднанням пасивних елементів, вказати основні властивості цих з'єднань, схему із змішаним з'єднанням пасивних елементів; дати порядок розрахунку цих схем.

3. Намалювати схеми сполучення пасивних елементів зіркою і трикутником і пояснити порядок їх розрахунку.

4. Сформулювати перший і другий закони Кирхгофа, пояснити правила знаків.

5. Сформулювати рівняння балансу потужностей.

6. Як складається система рівнянь для розрахунку складних схем за допомогою рівнянь Кирхгофа?