Закони Кірхгофа. Електричні кола постійного струму. Магнітні кола, страница 2

За рис. 1.27, б те ж саме, але при проходженні постійного струму постійна потужність і теплова енергія, що витрачається, мають вирази:

Діючим значенням змінного періодичного струму називається таке умовне значення постійного струму, який у тому ж самому об'єкті створить такий же тепловий ефект, як і змінний струм за один і той же час, який дорівнює періоду його (змінного струму) повторення Т.

Рис. 1.27

Тобто, зрівнюючи W_т і W_т~, маємо:

Звідси й отримуємо загальний вираз для діючого значення струму:

Математично - це середньоквадратичне значення струму за його період.

Для ЕРС і напруги формули аналогічні:

4. Загальні зауваження щодо розрахунків електричнихкіл

Електричні кола постійного струму в чистому вигляді зустрі­чаються досить рідко. Проте на їхньому прикладі прийнято вивчати структурні поняття і методи розрахунку електричних кіл узагалі, тому що супутні цьому розрахунку вирази й обчислю­вальні процедури є значно простішими, ніж, наприклад, для елект­ричних кіл синусоїдного струму. І для цього досить математичної підготовки на базі середньої школи.

Розрахунки електричних кіл проводять із використанням електричних схем заміщення. Розрахувати електричне коло - це Означає, що за заданими параметрами споживачів і ЕРС джерел визначити струми у вітках: така задача називається прямою. Якщо За заданим струмом у якій-небудь вітці і за параметрами спожива­чів належить визначити ЕРС джерел, то це зворотна задача.

На початку розрахунку належить вказати напрямки струмів у вітках кола, орієнтуючись на вказані напрямки напруги або ЕРС джерела (чи джерел). Співвідношення позитивних напрямків величин у простішому електричному колі показано на рис. 2.1. Позитивний напрямок ЕРС джерела Е вибирається від мінусового Затискача до плюсового. Позитивний напрямок напруги U_Е на іде­альному джерелі ЕРС протилежний його напрямку E (див. рис. 1.7). Позитивний напрямок струму І у джерелі електричної енергії збі­гається із напрямком ЕРС. А у зовнішньому стосовно джерела колі струм спрямований від позитивного до негативного полюса. Аналогічно, тобто від більшого потенціалу до меншого, спрямо­вуються напруги.

Рис. 2.1

Якщо з яких-небудь причин у склад­ному електричному колі передбачити напрямок якогось струму не вдається, то напрямок можна взяти довільно. Остаточ­ний напрямок струму визначається його знаком, отриманий ним після розрахунку (при негативному зна­ченні його напрямок протилежний раніше вибраному). Позитив­ний напрямок напруги на активних і пасивних споживачах збіга­ється із напрямком струму (див. рис. 1.18). На рис. 2.1 вказані спади напруги на внутрішньому опорі реального джерела елект­роенергії - U_R0, а також на пасивному споживачі електроенергії R_н - U, причому останній одночасно є напругою на затискачах ab реального джерела.

Співвідношення струмів, напруг і ЕРС в електричних колах визначається законом Ома і двома законами Кірхгофа.

На основі цих законів створено цілий ряд конкретних методів розрахунку електричних кіл. Доцільність застосування того чи іншого методу залежить від конкретного типу задачі, що розв'язу­ється, та виду електричного кола, яке розглядається. Тут обмежи­мося поданням найбільш розповсюджених на практиці методів розрахунку електричних кіл, коротко описуючи їхню суть, а основний зміст розкриємо на конкретних прикладах.

Конкретний аналіз почнемо з розгляду простішого варіанта електричного кола постійного струму, що відповідає рис. 2.1. Тут одне джерело електроенергії живить один її приймач. Поряд із поданням основних розрахункових співвідношень, на основі такого досить простого варіанта розглянемо поняття режимів роботи джерела електроенергії і його характеристики. Ці поняття в багатьох випадках зберігають свій зміст і для інших джерел електроенергії.

5. Основні розрахункові співвідношення в одноконтурному колі постійного струму

На рис. 2.2 в електричній схемі заміщення реальне джерело зображене двома ідеальними елементами: джерелом постійної ЕРС Е і внутрішнім опором R₀. Резистивний елемент зі змінним опором R_H зображує регу­лювальне навантаження.