Сила тока в замкнутой цепи равна отношению эдс цепи к ее полному сопротивлению.

Сила тока зависит от трех величин: ЭДС , сопротивлений  и  внешнего и внутреннего участков цепи. Внутреннее сопротивление источника тока не оказывает заметного влияния на силу тока, если оно мало по сравнению с сопротивлением внешней части цепи (). При этом напряжение на зажимах источника приблизительно равно ЭДС: .

Но при коротком замыкании () сила тока в цепи определяется именно внутренним сопротивлением источника и может при электродвижущей силе в несколько вольт быть очень большой, если  мало (например, у аккумулятора  Ом). Провода могут расплавиться, а сам источник – выйти из строя.

Если цепь содержит несколько последовательно соединенных элементов с ЭДС  и т.д., то полная ЭДС цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов.

 

Первый закон Кирхгофа.

Рис.2 Узел электрической цепи

Для упрощения расчетов сложных электрических цепей, содержащих неоднородные участки, используются законы Кирхгофа, которые являются обобщением закона Ома на случай разветвленных цепей.

В разветвленных цепях можно выделить узловые точки (узлы), в которых сходятся не менее трех проводников (Рис.2). Токи, втекающие в узел, принято считать положительными; вытекающие из узла – отрицательными.

В узлах цепи постоянного тока не может происходить накопление зарядов. Отсюда следует первый закон Кирхгофа:

Алгебраическая сумма сил токов для каждого узла в разветвленной цепи равна нулю:

; другая форма записи этого закона:

Первое закон Кирхгофа является следствием закона сохранения электрического заряда.

 

Второй закон Кирхгофа.

Алгебраическая сумма электродвижущих сил, имеющихся в замкнутом контуре, равна алгебраической сумме падения напряжения во всех сопротивлениях, входящих в этот контур:

другая форма записи этого закона:

где  – число участков контура,  – число ЭДС в контуре.

При составлении уравнений выбирают направление обхода цепи произвольно и задается направление токов.

Если в электрической цепи включены два источника энергии, ЭДС которых совпадают по направлению, т.е. согласно, то ЭДС всей цепи равна сумме ЭДС этих источников:

Если же в цепь включены два источника, ЭДС которых имеют противоположные направления, т.е. включены встречно, то общая ЭДС цепи равна разности ЭДС этих источников:

Рис. 3

При последовательном включении в электрическую цепь нескольких источников энергии с различным направлением ЭДС общая ЭДС равна алгебраической сумме ЭДС всех источников. Суммируя, ЭДС одного направления берут со знаком «+», а ЭДС противоположного направления – со знаком «–».

Вводя понятие о контурных токах, можно свести уравнения, составленные по правилам Кирхгофа, к системе уравнений, составленных только для независимых контуров.

Под контурными токами понимают условные токи, замыкающиеся в соответствующих контурах.

 Схема на рис.3 имеет два независимых контура I и II, в каждом из которых проходят токи  и .

Направления этих токов выбираются произвольными, например по часовой стрелке. Из рассмотрения схемы видно, что реальные токи во внешних ветвях равны контурным , . Ток во внутренней ветви равен разности контурных токов: . Для определения контурных токов составляются два уравнения: