Узагальнений закон Ома для ділянки кола

Крім випадків, описаних у п. 2.2.1 - 2.2.5, існує ще інший підхід до роз­гляду фізики режиму роботи джерела. В основу цього підходу покладене ура­хування наступного факту: віддає джерело електричну енергію або споживає. Як приклад можна навести роботу акумулятора. При зарядженні він працює в режимі споживання електричної енергії, а при живленні електричної лампочки -у режимі джерела електричної енергії.

Розглянемо це питання на прикладі двох активних ділянок кола, схеми яких показані на рис. 2.3, а, б. Для з'ясування загальних властивостей режиму ділянок кола складемо рівняння їхнього електричного стану.

Перше джерело ЕРС працює в режимі джерела енергії, оскільки напрямки ЕРС Е1 і струму 11 збігаються. Друге джерело ЕРС працює в режимі приймача енергії, оскільки напрями ЕРС Е2 і струму 12 протилежні. Напрями напруг рези-стивних елементів (точніше падіння напруг на резистивних елементах) ділянок збігаються з напрямом струму, отже, усі ці елементи працюють як приймачі. Напрямок загальної напруги иаЬ першої ділянки, протилежний напряму струму 1\, дозволяє зробити висновок про те, що перша ділянка генерує електричну енергію до зовнішнього кола, яке буде підключене до його затискачів а - b.

а)         з протилежними напрямами напруги иаЬ і струму 11;

б)         зі співпадаючими напрямами напруги ис(} і струму 12

Співпадаючі напрями загальної напруги і струму 12 другої ділянки вказують на роботу цієї ділянки як активного приймача.

Напруга ділянки дорівнює алгебраїчній сумі напруг елементів, що її складають; при цьому із знаком "+" до рівняння входять напруги, напрями яких збігаються з обумовленою напругою, і із знаком "-" - напруги з протилежними напрямами:

Uab = - U11 + U1 - U10 = U1 - (U11 + U10), Ucd = U2 + U20.

Заміняючи напруги пасивних елементів їхніми падіннями напруг, а на­пруги джерел - їхніми ЕРС, одержимо

Uab = Е1 - (R11 + Rw)-1u (2.14) Ucd = Е2 + R20-12. (2.15)

З рівняння (2.14) випливає, що дійсний напрям напруги ділянки буде збі­гатися з умовно обраним Uab > 0 і позначеним на схемі стрілкою напрямом за умови, що

(R11 + R10)-11 < Е1. (2.16)

Умова (2.16) виконується, коли струм навантаження І1 ділянки менше струму короткого замикання І1до = Е1/ (R11 + R10) цієї ділянки.

Отже, активна ділянка віддає енергію у зовнішнє коло у випадку, коли дійсні напрямки його струму й напруги протилежні, тобто при І1 < І1к

При І1 > І1к напруга Uab < 0 і її дійсний напрям збігається з напрямом струму ділянки, тобто здійснюється режим приймача.

З рівняння (2.15) видно, що друга ділянка характеризує режим приймача при R20-!2 > 0 або І2 > 0, тобто коли Ucd > Е2 .

Таким чином, активна ділянка із співпадаючими позитивними напря­мками струму й напруги перебуває в режимі приймача у випадку, коли під­ведена до неї напруга більша за ЕРС ділянки.

При Ucd < Е2 струм І2 < 0 і його дійсний напрям протилежний зазначеному на схемі стрілкою. Ця ділянка характеризує тоді генераторний пристрій, що від­дає енергію до зовнішнього кола.

Щоб отримати у загальному вигляді рівняння, що пов'язує струм з ЕРС, напругою й опором активної ділянки, визначимо з (2.14) і (2.15) струми діля­нок:

На підставі цих рівнянь можна написати загальне рівняння для струму ак­тивної ділянки:

Це рівняння виражає узагальнений закон Ома для активної ділянки ко­ла, відповідно до якого струм активної ділянки кола дорівнює алгебраїчній сумі його напруги й ЕРС, поділеної на опір ділянки.

ЕРС і напруги беруть із знаком "+", якщо їхні напрями збігаються з на­прямом струму, і зі знаком "-", коли їхні напрями протилежні напряму струму.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я