Режимы работы источников электродвижущей силы; Студопедия

Последнее уравнение показывает, что напряжение на зажимах работающего источника не равно его ЭДС, оно либо меньше, либо больше ЭДС и зависит от режима работы источника.

Содержание

Режимы работы источников ЭМП

Такое расположение источников, когда они производят токи одинаковый направление называется последовательный согласный. В этом случае оба источника работают в одном режиме -. режим генератора – вырабатывают энергию и передают ее во внешнюю цепь.

Закон Ома для цепи с любым количеством источников.

Такая комбинация источников, когда они генерируют токи в противоположном направлении направление называется последовательно друг с другом.

В этом случае источники работают в разных режимах:

Источник с большей ЭДС (источник, направление ЭДС которого совпадает с направлением тока, протекающего в цепи) работает в режиме gгенератор;

Источник с меньшей ЭДС (источник, направление ЭДС которого противоположно направлению тока, протекающего в цепи) действует следующим образом потребительИсточник находится в режиме потребителя, потребляя часть энергии другого источника.

Из последнего уравнения следует, что напряжение на зажимах работающего источника не равно его ЭДС, оно либо меньше, либо больше ЭДС и зависит от режима работы источника.

Напряжение на клеммах источника, работающего в режиме генератора, меньше его ЭДС на некоторую величину (падение напряжения на внутреннем сопротивлении).

Напряжение на зажимах источника, работающего в режиме потребления, больше его ЭДС на величину .

Напряжение на клеммах источника равно его ЭДС, если цепь разомкнута, или настолько мало, что им можно пренебречь.

0), называется коротким замыканием источника.

Взаимосвязь между ЭДС и напряжением источника. Способы работы электрической цепи

Закон Ома устанавливает зависимость между ЭДС прибора-источника и напряжением на его выводах.

Применяя закон Ома к внешней части цепи, находящейся между клеммами источника, получаем

где U – напряжение на клеммах источника.

Подставив (1.8) в (1.7), получим искомое соотношение:

Значение /7?_и падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника. Таким образом, напряжение на клеммах источника равно его ЭДС минус падение напряжения внутри источника.

Если клеммы источника ЭДС разомкнуты, ток в цепи не течет: I = 0, поэтому I = 0, А E = U. Такой режим работы называется режимом холостого хода. Таким образом, ЭДС источника равна напряжению на его зажимах, когда источник находится в режиме холостого хода, или коротко: ЭДС источника Е равно напряжению холостого хода /U_xx:

Понятно, что ЭДС, как и напряжение, измеряется в вольтах и может быть измерена вольтметром, подключенным к клеммам источника электроэнергии в режиме холостого хода.

Режим работы, при котором клеммы источника соединены проводом с очень низким сопротивлением (R

0) называется коротким замыканием источника.

Предполагая в (1.7) R_h + R_h = 0, находим

где / _{– ток короткого замыкания.}

Внутреннее сопротивление источника ЭДС R_n обычно низкий, поэтому ток короткого замыкания может быть очень высоким, представляя опасность для компонентов схемы и обслуживающего персонала. Режим короткого замыкания обычно является режимом неисправности.

Основным режимом работы схемы является номинальный или расчетный режим. В этом режиме генератор работает с высоким КПД, выдавая максимально допустимый рабочий ток при номинальном напряжении в течение длительного времени. Все электрические нагрузки рассчитаны на номинальное напряжение сети. Это напряжение регулируется национальным стандартом. В сетях постоянного тока он обычно устанавливается на 110, 220 или 440 В. В автомобильных и тракторных сетях обычно устанавливается напряжение 12 В.

Лист № 1.5 (312)

Взаимосвязь между ЭДС и напряжением источника. Режимы электрических цепей

ЭДС батареи 12 В. При токе разряда 10 А напряжение на клеммах составляет 11,7 В.

Лекция 4.

Режимы работы источника E.D.S.

Режим ожидания (переключатель S разомкнут) (Рисунок 3.5). Напряжение холостого хода на выходе источника равно его ЭДС (U_ХХ = E), ток холостого хода равен нулю (I_XX = 0), поскольку сопротивление нагрузки бесконечно (R_Н = ¥), коэффициент полезного действия (КПД) идеального источника ЭДС в этом режиме стремится к единице (h = 1).

1. Номинальный режим – это режим, для которого предназначен источник (клавиша S закрыта). В таком состоянии источник работает эффективно с точки зрения надежности и экономичности.

I_Н = I_HOM =

, U_ВЫХОД = U_NOM,

h =

< 1.

2. Скоординированная работа – Режим, в котором на нагрузку подается максимальная мощность.

Источник энергии: P_И=E×I

I_НАГР =

, U_НАГР = I_НАГРR_Н = R_Н,

P_Н = U_НАГР×I_НАГР = R_Н

I 2 _НАГР = ( ) 2 R_Н.

Вопрос: “При каком значении R_Н будет ли мощность в нагрузке иметь максимальное значение?”, т. е. экстремум функции P_Н(R_Н). Для этого мы берем производную

выражения P_н=R_н·I 2 =E 2 ·R/(R+R) 2 .

Максимальное значение мощности будет при

=0. Это произойдет при R_н=R_w .

Таким образом, в согласованном режиме

4. Режим короткого замыкания – Режим, при котором сопротивление нагрузки равно нулю.

Рисунок 3.6: Зависимость мощности: источника, нагрузки и потерь от тока.

Как видно из рис. 3.6, потери мощности имеют форму параболы в соответствии с формулой P_w= R_wI 2 а мощность источника – прямая линия по формуле P_и= EIа затем мощность нагрузки в соответствии с балансом мощности P_и= P_+Pнбудет иметь форму перевернутой параболы, потому что P_н= P_и-P_w .

Равновесие силопределение – “Сумма мощностей источников равна сумме мощностей назначения и мощностей потерь”..

Рисунок 3.7: Внешние характеристики реального источника Э.Д.С.

Внешняя характеристика реального источника ЭДС представляет собой прямую линию, убывающую в соответствии с формулой второго закона Кирхгофа U_н=E-U_{На сайте}=E-R_I. Падение напряжения на внутреннем сопротивлении представляет собой прямую линию, увеличивающуюся U_w=R_I.

Uна веб-странице

Рисунок 3.8: Зависимость падения напряжения от источника, приемника и тока от сопротивления нагрузки.

На рис. 3.8 показана зависимость падения напряжения на источнике, приемнике и тока от величины сопротивления нагрузки. Как видно, эти зависимости имеют форму гиперболы. Действительно, в формуле

Eи R_w –являются константами, а R_н– является переменной, поэтому это уравнение гиперболы. График падения напряжения на внутреннем сопротивлении также представляет собой гиперболу, поскольку согласно закону Ома U_w=R_входI_{н ,} R_w –

является константой, а график I_н(R_н) – является гиперболой, поэтому также U_w(R_w) также является гиперболой.

Вопросы, связанные с темой лекции.

1. условие эквивалентности для схем.

2. Эквивалентное последовательное сопротивление, схема, формула. 3.

3. Эквивалентное сопротивление с параллельным сопротивлением, схема, формула.

4. преобразование реального источника ЭДС в эквивалентный источник тока. Схема, формула.

5. преобразование реального источника тока в эквивалентный источник ЭДС. Схема, формула.

6. преобразование треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду, схемы, формулы.

7. преобразование эквивалентных резисторов звезды в эквивалентные резисторы треугольника, схемы, формулы.

8. теорема об эквивалентном осцилляторе (Гельмгольц – Технен), формула сема.

9. Теорема об эквивалентном источнике тока (Нортон).

10. Режимы работы источника (типы) ЭМП.

11. источник ЭДС холостого хода, схема, условия, для чего он используется.

12. Номинальная работа источника ЭДС, определение, формулы для падения напряжения: на нагрузке, на внутреннем сопротивлении.

13. номинальный режим работы источника ЭДС, определение, формулы для тока и КПД.

14. Источник ЭДС номинального режима, определение, формулы для мощности: источник, нагрузка, потери.

15. баланс сил, определение, формула.

16. согласованный режим работы источников ЭМП, если применимо.

17. условие для согласованного режима работы, доказательство.

18. режим короткого замыкания ЭДС, ток короткого замыкания, формула.

19. Зависимость мощности и КПД от тока, формулы для доказательства вида этих графиков.

20. Зависимость ЭДС, падения напряжения на нагрузке и на внутреннем сопротивлении от тока, формулы для доказательства вида этих графиков.

21. Зависимость ЭДС, тока, падения напряжения на внутреннем сопротивлении и на нагрузке от величины сопротивления нагрузки.

Лекция 4.

Живите по принципу: ЧТО ЕСТЬ В МИРЕ? Я не случайно указываю на то, что пространство в вашей голове ограничено, а информации вокруг вас много, и что вы имеете на нее право.

Первый номер журнала “Аполлон” в 1909 году начинался с заявления редакторов о своей миссии.

Легко ввязаться в драку, не понимая различий между мужчинами и женщинами.

Конфликты в семейной жизни. Как его изменить? Немногие браки и отношения существуют без конфликтов и напряжения. Все через это проходят.

Так что в скоординированном режиме.

Режимы работы источника E.D.S.

1. Режим ожидания (клавиша S открыта) (Рисунок 3.5). Напряжение холостого хода на выходе источника равно его ЭДС (U_ХХ = E), ток холостого хода равен нулю (I_XX = 0), поскольку сопротивление нагрузки бесконечно (R_Н = ¥), коэффициент полезного действия (КПД) идеального источника ЭДС в этом режиме стремится к единице (h = 1).

2. Номинальный режим – это режим, для которого предназначен источник (клавиша S закрыта). В таком состоянии источник работает эффективно с точки зрения надежности и экономичности.

I_Н = I_HOM =

, U_ВЫХОД = U_NOM,

h =

< 1.

3. согласованная работа – Режим, в котором на нагрузку подается максимальная мощность.

Источник энергии: P_И=E×I

I_НАГР =

, U_НАГР = I_НАГРR_Н = R_Нпоэтому

P_Н = U_НАГР×I_НАГР = R_Н

I 2 _НАГР = ( ) 2 R_Н.

Вопрос: “При каком значении R_Н будет ли мощность в нагрузке иметь максимальное значение?”, т.е. экстремум функции P_Н(R_Н). Для этого мы берем производную

выражения P_н=R_н·I 2 =E 2 ·R/(R+R) 2 .

Максимальное значение мощности будет при

=0. Это произойдет при R_н=R_w .

Таким образом, в согласованном режиме

4. Режим короткого замыкания – Режим, при котором сопротивление нагрузки равно нулю.

Рисунок 3.6. Зависимость мощности: источника, нагрузки и потерь от тока.

Как видно из рис. 3.6, потери мощности имеют форму параболы в соответствии с формулой P_w= R_wI 2 а мощность источника – прямая линия по формуле P_и= EIа затем мощность нагрузки в соответствии с балансом мощности P_и= P_w+P_нбудет иметь форму перевернутой параболы, потому что P_н= P_и-P . Баланс сил, определение – “Сумма мощностей источников равна сумме мощностей назначения и мощностей потерь”..

Рисунок 3.7: Внешние характеристики реального источника E.D.S.

Внешняя характеристика реального источника ЭДС представляет собой прямую линию, убывающую в соответствии с формулой второго закона Кирхгофа U_н=E-U_w=E-R_I. Падение напряжения на внутреннем сопротивлении представляет собой прямую линию, увеличивающуюся U_w=R_I.

Рисунок 3.8: Зависимость падения напряжения от источника, нагрузки и тока от сопротивления нагрузки.

На рис. На рис. 3.8 показана зависимость падения напряжения на источнике, нагрузке и токе от величины сопротивления нагрузки. Как видно, зависимость имеет форму гиперболы. Действительно, в формуле

Eи R_w –являются постоянными величинами, а R_н– является переменной, поэтому это уравнение гиперболы. График падения напряжения на внутреннем сопротивлении также представляет собой гиперболу, поскольку согласно закону Ома U_w=R_входI_{н ,} R_w –

является константой, а график I_н(R_н) – является гиперболой, поэтому также U_w(R_w) также является гиперболой.

Вопросы, связанные с темой лекции.

1. условие эквивалентности для схем. 2.

2. Эквивалентное сопротивление для последовательного сопротивления, схема, формула. 3.

3. Эквивалентное сопротивление с параллельным сопротивлением, схема, формула.

4. преобразование реального источника ЭДС в эквивалентный источник тока. Схема, формула.

5. преобразование реального источника тока в эквивалентный источник ЭДС. Схема, формула.

6. Преобразование треугольных резисторов в эквивалентную звезду, схемы, формулы.

7. преобразование резисторов замещения звезды в эквивалентные резисторы треугольника, диаграммы, формулы.

8. теорема об эквивалентном осцилляторе (Гельмгольц – Технен), формула сема.

9. Теорема об эквивалентном источнике тока (Нортон).

10. режимы работы источника ЭМП (типы).

11. источник ЭМП холостого хода, схема, условия, что делается.

12. номинальная работа источника ЭДС, определение, формулы для падения напряжения: на нагрузке, на внутреннем сопротивлении.

13. Номинальная работа источника ЭДС, определение, формулы для тока и КПД.

14. Источник ЭДС номинального режима, определение, формулы для мощности: источник, нагрузка, потери.

15. баланс сил, определение, формула.

16. согласованный режим работы источников ЭМП, если применимо.

17. условие для согласованного режима работы, доказательство.

18. режим короткого замыкания ЭДС, ток короткого замыкания, формула.

19. Зависимость мощности и КПД от силы тока, формулы для доказательства вида этих графиков.

20. Зависимость ЭДС, падения напряжения на нагрузке и внутреннего сопротивления от тока, формулы для доказательства вида этих графиков.

21. Зависимость ЭДС, тока, падения напряжения на внутреннем сопротивлении и на нагрузке от величины сопротивления нагрузки.

. (1.12)

1.3 Законы Кирхгофа

Электрические цепи делятся на неразветвленные и разветвленные. Неразветвленные цепи – это источники и потребители электроэнергии, соединенные последовательно. Источники электроэнергии могут быть подключены согласованно (в одном направлении) или встречно (в разных направлениях).

Разветвленные цепи – это цепи, в которых источники и потребители электроэнергии соединены параллельно или смешаны. Такие цепи являются сложными, поэтому используется либо закон Кирхгофа, либо другие методы расчета цепей постоянного тока.

Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю:

. (1.15)

На схеме на рисунке 1.8 показано параллельное соединение трех электрических потребителей, направление токов для узла “a” отмечено.

Рисунок 1. 8: Электрическая цепь с параллельным соединением потребителей

Считайте направление тока к узлу положительным, а направление тока от узла – отрицательным. Затем, используя выражение (1.15), для узла “a” запишем:

или .

Второй закон Кирхгофа: в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжения на резистивных элементах

, (1.16)

где m – число резистивных элементов, n – число ЭДС в цепи.

При этом необходимо определить направление обхода контура, а также направления токов в ветвях контура и источники ЭДС.

Рассмотрим один из контуров сложной электрической цепи с определенным направлением перехода контура в схеме рис.1.9. Согласно второму закону Кирхгофа, напишите:

Величина тока в неразветвленной электрической цепи с несколькими источниками (рис. 2.1) определяется отношением алгебраической суммы ЭДС всех источников к полному сопротивлению объекта

Режимы работы источников тока.

Диаграмма потенциалов

Рассмотрим неразветвленную линейную электрическую цепь с несколькими источниками энергии (рис. 2.1).

Величина тока в неразветвленной электрической цепи с несколькими источниками (рис. 2.1) определяется отношением алгебраической суммы ЭДС всех источников к общему сопротивлению цели

Для определения знаков ЭДС в алгебраической сумме условно определяется направление обхода цепи: по часовой стрелке или против часовой стрелки. Источник ЭДС в том же направлении, что и выбранное направление обхода, считается положительным, а источник ЭДС в направлении, отличном от выбранного направления обхода, считается отрицательным. Например, если направление обхода – по часовой стрелке (рис. 2.1), то

Если в результате расчета получается знак плюс, то направление тока совпадает с выбранным направлением обхода, а если знак минус, то направление тока в цепи противоположно выбранному направлению обхода. Источники, электродвижущая сила которых совпадает с направлением тока, работают в режиме генератора, а источники, электродвижущая сила которых не совпадает с направлением тока, работают в режиме приемника.

При испытании и расчете некоторых электрических цепей необходимо определить потенциалы различных точек цепи и построить потенциальную диаграмму. Для этого можно использовать следующую формулу

В цепи

(рис. 2.1) точка имеет положительный потенциал, а точка – имеет отрицательный потенциал, и поэтому

поскольку источник действует как генератор, т.е.

По сюжету

точка имеет положительный потенциал, а точка – отрицательный, поэтому источник с напряженностью электромагнитного поля выступает в качестве потребителя, т.е.

Поэтому потенциал точки может быть записан в виде

если цепь шунтирована в направлении тока, или

если цепь шунтирована в направлении, противоположном току.

Отсюда можно сделать следующий вывод (правило): если обойти цепь или участок цепи в направлении тока, то потенциал в каждой точке определяется потенциалом предыдущей точки плюс ЭДС источника, работающего в режиме генератора, минус ЭДС режима потребителя и минус падение напряжения на участке между точками цепи.

Знаки ЭДС и падения напряжения меняются на противоположные, когда цепь проходит в направлении, противоположном направлению тока. Потенциальная диаграмма – это график потенциалов точек в цепи в зависимости от величины сопротивления участков между этими точками.

Эта страница взята со страницы лекций по Теоретическим основам электротехники (TEE):

Вы можете найти эти страницы полезными:

Образовательная страница для студентов и школьников

Запрещается копирование этой страницы без указания активной ссылки “www.lfirmal.com” в качестве источника.

© Людмила Анатольевна Фирмаль – официальный сайт кафедры математики Дальневосточного государственного физико-технического института

Читайте далее:

• Закон Ома для полной цепи.
• Вольтметр. Типы и конструкция. Эксплуатация и применение. Характеристики.
• 54 Каким должно быть сопротивление вольтметра и амперметра?.
• Пример проблемы с шунтирующим сопротивлением.
• Как найти напряжение источника.
• Разветвленные цепи. Правило обхода цепи – Электричество и магнетизм – Киберфорум.
• Эффективность источника тока; Студопедия.

Персональный сайт — Баланс напряжений и Вольтамперная характеристика

Статистика

Если мы получили некоторое количество электрической энергии за счет ЭДС. источника, то при протекании тока израсходуем всю эту энергию во всей цепи. В простейшей цепи имеется два сопротивления — сопротивление приемника (нагрузки) и сопротивление самого источника. R нагрузки и r источника ЭДС. источника создает ток в цепи, при этом на нагрузке, и на самом источнике, возникает напряжение. (правильно сказать — падение напряжения) То есть, напряжение возникает на всех сопротивлениях, где протекает ток, поэтому напряжение возникает как на внешней нагрузке, так и на внутреннем сопротивлении источника.   Е – это ЭДС     E = U + U вн ЭДС равна сумме падений напряжения во внешней цепи на внутреннем сопротивлении источника. То же самое  E = IR + Ir вн Сумма падений напряжений на нагрузке и внутри источника равна ЭДС. Эту фразу надо выучить. Из уравнения очевидно, что Напряжение всегда равно ЭДС минус падение напряжения внутри самого источника. Или Напряжение всегда меньше ЭДС. на величину падения напряжения внутри самого источника. U = E — Ir вн Таким образом, напряжение — это часть Электродвижущей силы, которая действует на внешнюю цепь. Электрическая энергия, которую создает источник, расходуется в нагрузке и, к сожалению, в самом источнике. Последнее обстоятельство очень важно понимать. Ток, созданный источником, проходит по замкнутой цепи, то есть, через нагрузку и через сам источник. Источник, обладает сопротивлением, оно — то и нагревается, значит, источник, часть созданной электрической энергии тратит на нагрев самого себя. Следовательно, электрическая энергия, которую можно получить в источнике, не может быть вся израсходована полезно в нагрузке, часть энергии теряется бесполезно в самом источнике. Бесполезно потому, что нагрев самого источника абсолютно не нужен и, в большинстве случаев, вреден.   11. Виды простых электрических цепей. Простые электрические цепи с несколькими сопротивлениями. Цепь с последовательными сопротивлениями. Цепь с параллельными сопротивлениями. Цепь со смешанным соединением сопротивлений. Последовательное соединение сопротивлений При последовательном соединении сопротивлений, между сопротивлениями нет узлов, и ток никуда не ответвляется, поэтому ток через последовательно соединенные сопротивления протекает один и тот же. Полное (эквивалентное) сопротивление цепи равно сумме сопротивлений. R = R1+R2+R3 U = U1+U2+U3 Сумма напряжений на сопротивлениях равна общему напряжению. Напряжение на каждом сопротивлении пропорционально сопротивлению. Чем больше сопротивление, тем больше на нем напряжение При последовательном сопротивлении нельзя отключать одно сопротивление, происходит разрыв цепи и все отключится.   Параллельное соединение сопротивлений Узел — это точка, в которой сходится не менее трех проводов.  При параллельном соединении, сопротивления подключаются под общее напряжение, так, что в каждое сопротивление ответвляется свой ток. Точки подключения сопротивления являются узлами. 1 закон Кирхгоффа. Сумма токов втекающих в узел равна сумме токов вытекающих из узла. или Алгебраическая сумма токов узла равна 0. Смысл этого закона очень легко понять, если представить себе провода как трубы, а ток как воду. Значит, ток разветвляется по этим сопротивлениям и в каждом сопротивлении протекает свой ток. Сумма токов во всех сопротивлениях равна общему току. I общ = I1+ I2+ I3 Полное (эквивалентное) сопротивление всей цепи рассчитывается по формуле.   Обратная величина полного сопротивления всей цепи равна сумме обратных величин всех сопротивлений.   g — проводимость Полная эквивалентная проводимость равна сумме проводимостей всех ветвей. Полное сопротивление всей цепи меньше наименьшего из всех параллельно соединенных сопротивлений. Чем больше сопротивлений соединяется параллельно, тем меньше полное сопротивление цепи, и больше ток, который отдает источник. Это вполне логично, ведь чем больше подключается сопротивлений параллельно, тем больше путей для тока и ему легче идти. Все сопротивления находятся под одним напряжением. При параллельном соединении каждое сопротивление можно отключать и подключать, независимо от других. В реальной практике, в силовых и осветительных сетях, к одному источнику подключается несколько нагрузок, при этом всегда нагрузки подключаются параллельно. Это удобно, потому что они работают независимо друг от друга и рассчитаны на одно и то же напряжение, и значит, их легко стандартизовать. Вспомните, сколько лампочек в вашей квартире, и все они подключены к одной паре проводов входящих в квартиру. Все лампочки рассчитаны на напряжение 220 В, и их можно включать и выключать независимо друг от друга. Например, в автомобиле все потребители: лампочки, моторы и т.п. включены параллельно под напряжение 12 В. Смешанное соединение это параллельное соединение, только некоторые ветви содержат по несколько последовательно соединенных сопротивлений.   До сих пор с энергией было связано понятие напряжение и ЭДС. Но все время оговаривалось, что напряжение — это удельная энергия, то есть энергия, которую затрачивает электрическое поле на перенос единичного электрического заряда. Ток — это количество электрических зарядов протекающих через сечение проводника в единицу времени. Раз в единицу времени, значит, ток это скорость потока всех электрических зарядов участвующих в данном токе. Теперь если мы возьмем и умножим скорость потока всех электрических зарядов на энергию единичного заряда (напряжение), то получим скорость совершения работы по перемещению всех электрических зарядов. Скорость совершения работы — это мощность. Электрическая мощность — это скорость, с которой электрическая энергия превращается в тепло на данном сопротивлении. Электрическая мощность сопротивления равна произведению тока на напряжение. P = U I P = IRI = I2R Очень важно, что мощность пропорциональна квадрату тока. Это значит, что если сопротивление меньше, то мощность все равно будет больше, это станет очевидно при решении задач. P = E I Мощность, которую создает источник, равна произведению ЭДС источника на ток в цепи. Мощность, которую создает источник и полезная мощность, которая получается на нагрузке, сильно отличаются. Вся мощность выделенная источником не может выделиться на нагрузке. КПД не может быть 100%. Часть мощности источника греет сам источник и, значит, что это мощность потерянная. P = (U – Irвн) I = U I – I2rвн   I2rвн – потери мощности в источнике Мощность обозначается P Мощность измеряется в Ваттах Вт Мощность — наиболее важная результирующая характеристика приемника электрической энергии. Например, лампочка мощность 100 Вт. дает больше света, чем лампочка мощность 75 Вт. Электрическая энергия определяется как мощность, умноженная на время. Электрическая энергия стоит денег, и мы за нее платим. Лампочка мощность 100 Вт за 1 час превращает в тепло и свет электроэнергию 100 Вт*час. на сумму 12,8 коп. Лампочка мощностью 75 Вт. за час превращает в тепло и свет электроэнергию 75 вт*час на сумму 9,6 коп.   13. Закон Ома для всей цепи. Зависимости всех параметров цепи устанавливает закон Ома для всей цепи. Формула этого закона выводится из баланса напряжений. E = IR + Ir вн или E = I(Rнагрузки + rвнутренее) (Rнагрузки + rвнутренее) –это полное сопротивление цепи   Формула закона Ома для всей цепи   Ток в цепи прямо пропорционален ЭДС источника и обратно пропорционален полному сопротивлению цепи. Смысл закона Ома для всей цепи понятен, если понятен баланс напряжений в цепи. ЭДС — постоянное свойство источника. Она есть или ее нет. Например, если батарейка заряжена, то ее ЭДС равна 1,5 Вольта (это природа веществ, из которых состоит батарейка). ЭДС. автомобильного аккумулятора 12, 6 Вольта. Напряжение, которое получится на нагрузке, при подключении к этим источникам, может оказаться самым разным, но не больше ЭДС Сколько лампочек можно подключить к одной батарейке? График зависимости напряжения от величины тока, который отдает источник. называется вольтамперная характеристика источника. 1. Почему может изменяться ток, который отдает источник? 2. Почему нагрузка может потреблять разный ток? В сущности, это один и тот же вопрос. Нагрузка — это приемники электрической энергии. Если нагрузка — это обычная лампочка, то она, конечно, может потреблять ток только одной величины, потому что у нее (в нагретом состоянии) постоянное сопротивление, и тогда сама проблема теряет интерес. Но если мы подключим к источнику несколько лампочек, то каждая лампочка начнет потреблять свой ток. Две лампочку начнут потреблять больше ток, чем одна, три еще больше и т. д. Итак, чем больше параллельно подключается лампочек к источнику, тем меньше суммарное сопротивление нагрузки, тем больший ток вынужден отдавать источник. Как будут вести себя приемники электрической энергии и источник электрической энергии, если мы будем увеличивать количество параллельно подключаемых приемников? То есть, как будет меняться напряжение, если увеличивается ток, который отдает источник? При увеличении тока, напряжение снижается, почему? График зависимости напряжения от величины тока, который отдает источник. называется вольтамперная характеристика источника. Увеличиваем нагрузку, поочередно добавляем лампочки. Общий ток растет   По мере увеличения тока нагрузки напряжение на нагрузке падает.  Вольтамперная характеристика Ток Если не включать ни одной лампочки, то напряжение остается равным ЭДС Такое состояние называется «Холостой ход» Включаем одну лампочку, появляется ток 1. Напряжение снижается (вертикальный зеленый отрезок) и появляется падение напряжения внутри источника (Вертикальный оранжевый отрезок) Лампочка горит нормально. Включаем вторую лампочку, Токи лампочек складываются и общий ток увеличивается. От этого внутри источника увеличивается падение напряжения Ir. Оранжевая линия длиннее, зеленая короче. Видно, что напряжение на двух лампочках стало ниже, чем было на одной горящей лампочке. Обе лампочки горят, но не так ярко, как горела одна. Если включать следующие лапочки, то ток будет нарастать, падение напряжения внутри источника становится больше и напряжение на лампочках становится ниже, они горят тусклее. Сам источник начинает греться, так как большой ток на его внутреннем сопротивлении выделяет много тепла. Последняя лампочка, которую ради интереса можно включить, приводит к тому, что напряжение на лампочках становится равным нулю. То есть вся ЭДС источника тратится на поддержание напряжение внутри источника. То есть падение напряжения внутри источника становится равным ЭДС Если еще включать лампочки, ничего не изменится, ток достиг максимальной величины, а напряжение остается равным нулю. Источник бесполезно греется. Такое состояние называют –«Короткое замыкание». Как сделать так, чтобы все 5 лампочек, хоть как-то горели? Для этого надо взять другой – более мощный источник. У него должно быть меньше внутреннее сопротивление rвн. Тогда при включении лампочек, падение напряжения внутри источника Irвн. станет меньше, а значит, напряжение на нагрузке станет больше. График вольтамперной характеристики более мощного источника показан синей линией. Чтобы сделать такой источник, надо увеличить его размеры или, например, взять вместо тонкой батарейки, более толстую. Когда ток достигает максимального значения, и напряжение падает до нуля, то это режим короткого замыкания Такой характер зависимости справедлив для любых источников электрической энергии.   15. Режимы работы источника электрической энергии. Рассматривают три режима работы электрической цепи Холостой ход, короткое замыкание и номинальный режим. Любая цепь может оказаться в любом из указанных режимов. Это зависит от того какую нагрузку подключают к данному источнику, иначе говоря, это зависит от того какое соотношение получится между сопротивлением (нагрузки) внешней цепи и внутренним сопротивлением источника. Холостой ход. — Все нагрузки отключены. Сопротивление нагрузки бесконечно больше внутреннего сопротивления источника. В этом случае напряжение на выводах источника рано ЭДС источника. О напряжении на нагрузке нет речи — нагрузка отключена. Ток в цепи равен 0. Цепь разомкнута. Источник работает, но для него это холостой ход На холостом ходу ток равен 0. Напряжение равно ЭДС Мощность, которую отдает источник, равна 0. На поддержание рабочего режима холостого хода, к сожалению, надо тратить некоторую небольшую внешнюю энергию, то есть на электростанции, например, надо сжигать небольшое количество угля, чтобы генератор крутился.   Номинальный режим. Рассмотрим режим работы цепи, когда подключили малую нагрузку (одна лампочка). — сопротивление нагрузки сравнимо с внутренним сопротивлением источника — напряжение на нагрузке меньше величины ЭДС.на величину падения напряжения внутри источника — напряжение еще довольно близко по величине к величине ЭДС — мощность, которую создает источник, практически вся используется в нагрузке — К.П.Д. довольно высок. Этот режим можно назвать номинальным рабочим режимом с высоким К.П.Д. Это режим, которому обычно соответствуют паспортные (данные) параметры источника: рабочее напряжение на нагрузке, ток, мощность. Короткое замыкание. В силовых и осветительных сетях короткое замыкание — это аварийный режим, и его допускать нельзя. включена очень большая нагрузка (например много лампочек одновременно), сопротивление нагрузки упало до нуля. То есть, сопротивление нагрузки бесконечно меньше сопротивления источника. — напряжение на нагрузке упало до 0 — все напряжение создается только внутри источника — мощность, которая выделяется на нагрузке, равна 0 — источник создает огромную электрическую мощность, но она вся тратится внутри самого источника на его нагрев, и источник может сгореть. — К.П.Д. равен 0 Выводы Холостой ход бесполезен, так как, при холостом ходе не работают никакие полезные нагрузки. В силовых и осветительных цепях холостой ход следует рассматривать как режим ожидания. В электронных схемах холостой ход применяют часто для поддержания максимального уровня напряжения сигнала. Короткое замыкание бесполезно, так как нагрузки, хотя и подключены, они тоже не работают, потому что напряжение на них равно 0 и никакой полезной мощности выделить нельзя. Лапочки просто не горят. В электронных схемах режим короткого замыкания применяется для маломощных источников для поддержания стабильного тока сигнала. Короткое замыкание — это такой режим, когда источник просто не может обеспечить работу нагрузки, говорят, что источник не тянет, не хватает мощности источника. То есть, цепь должна работать в режиме когда нагрузка подключена но не слишком большая для данного источника. Такой режим называется – номинальный или рабочий . Все нагрузки работают под расчетным напряжением и источник не перегревается.

Календарь «  Ноябрь 2022  » Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Друзья сайта Создать сайт Официальный блог Сообщество uCoz FAQ по системе Инструкции для uCoz Все проекты компании

электрических цепей — ЭДС равных через КВЛ

$\begingroup$

На данном рисунке мы соединяем три ячейки различных ЭДС, которые равны $V_1,V_2,V_3$ с сопротивлением $R$ в первом контуре. Теперь предположим, что мы испускаем ток $I$ из $V_1$. $I$ делится на $I_1$ и $I_2$, где $I_1$ проходит через $V_2$, а $I_2$ – через $V_3$.

Теперь, если я применю КВЛ во втором контуре, где это только источники напряжения $V_2$ и $V_3$, мы получим $-V_3+V_2=0$ или $V_2=V_3$, но это противоречие, так как мы взяли $3$ ячейки разных ЭДС. Где я делаю ошибку? КВЛ к этому шлейфу не применим? Или я ошибся в разделении токов? Пожалуйста, поправьте меня.

ПРИЛОЖЕНИЕ: По ответам пришел к выводу, что такую ​​схему сделать невозможно. Но вот старая задачка с олимпиады. (Мой предыдущий пост был закрыт, сославшись на домашнюю задачу, хотя я проверял, неправильная задача или нет)

Здесь все диоды идеальны так что это должно означать, что падения потенциала нет, и они просто ведут себя как обычный провод, как в ситуации, с которой я столкнулся в исходном вопросе, тогда как схема, в которой они вообще могут существовать? Согласно приведенным выше ответам, если моя данная схема не может существовать, то и схема в этой задаче не может существовать.

• электрические цепи
• электрическое сопротивление
• физика полупроводников
• батареи

$\endgroup$

16

$\begingroup$

Ошибка, которую вы совершаете, состоит в том, что вы пытаетесь соединить две идеальные батареи $V_2$ и $V_3$ с разными ЭДС параллельно, что приводит к несоответствию двух параллельных напряжений, в то время как напряжение на любых двух параллельных компонентах должно быть таким же.

При параллельном соединении аккумуляторов нужно учитывать внутреннее сопротивление, которое есть у всех реальных аккумуляторов.

Ваше ДОПОЛНЕНИЕ:

Здесь нет несоответствия, потому что только диод с 1-вольтовой батареей ЭДС будет смещен в прямом направлении и проводить ток. Тогда напряжение на этой комбинации диод/ЭДС будет 1 вольт, а падение напряжения на резисторе 1 кОм составит 9 вольт. Падение на один вольт будет держать два других диода смещенными в обратном направлении.

Можно было бы спросить, «почему предполагается, что только первый диод проводит, учитывая тот факт, что напряжение питающей батареи превышает все напряжения катода?». Ответ будет таков: если предположить, что все провода, соединяющие аноды, имеют нулевое сопротивление, может быть только одно общее напряжение для всех анодов.

Предположим, что второй диод (слева) ведет вместо первого. Это сделало бы потенциал анода для всех трех диодов 4V. Третий диод по-прежнему будет смещен в обратном направлении и, следовательно, не будет проводить ток. Но первый диод будет смещен в прямом направлении и будет проводящим. Если бы это действительно произошло, то мы бы одновременно имели два разных потенциала, 1 В и 4 В, для одной и той же электрической точки в цепи.

Надеюсь, это поможет.

$\endgroup$

$\begingroup$

Этой проблемы можно избежать, если мы не используем идеализацию, согласно которой разность потенциалов на идеальном проводе равна нулю. Эта идеализация неверна. Чтобы исправить это, можно использовать некоторое «внутреннее сопротивление», но лучший способ — просто принять, что разность потенциалов ЕСТЬ на идеальном проводе.

Анализируя вторую петлю, можно представить себе 2 разные петли, одну с одной батареей и одну с другой.

Потенциал является скаляром, поэтому его можно сложить, чтобы найти частичный разряд в замкнутом контуре.

Первый контур, начинающийся против часовой стрелки от плюсовой клеммы, равен

$$- V_{2} + V_{2} = 0$$

Второй

$$ -V_{3} + V_{3} = 0 $$

Суммарный разряд от обеих батарей равен

$$- V_{2} + V_{2} + -V_{3} + V_{3} = 0$$

Нет ошибки, что потенциалы то же самое, единственная причина, по которой вы получили этот результат, — это игнорирование частичного разряда по проводам.

Точнее, это также может исправить очевидное противоречие, заключающееся в том, что потенциал каждой ветви одинаков, несмотря на то, что батареи имеют разные потенциалы. Потенциал уменьшается вдоль провода, чтобы компенсировать эту разницу, вам нужно беспокоиться не только об ЭДС внутри батареи.

$\endgroup$

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

.

электромагнетизм — Как протекает ток, если противо-ЭДС равна приложенному напряжению

спросил 5 лет, 9 месяцев назад

Изменено 5 лет, 9 месяцев назад

Просмотрено 3к раз

$\begingroup$

Предположим, у нас есть цепь с источником напряжения, разомкнутым переключателем и катушкой индуктивности, соединенными последовательно. Если мы замкнем переключатель, разность потенциалов источника напряжения мгновенно приложится к индуктору. Когда ток начинает нарастать, наведенное напряжение от индуктивности противодействует ему. Если индуцированное напряжение (противо-ЭДС) равно и противоположно приложенному напряжению, а чистое напряжение равно нулю, что тогда управляет током?

• Главный вопрос: если ЭДС индукции равна приложенному напряжению, то как протекает ток

P. S. Я везде искал этот вопрос, но не нашел.

• электромагнетизм
• электромагнитно-индукционный

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Закон Ленца гласит, что индуцированный ток имеет такое направление, что препятствует вызывающему его изменению.

Обратная ЭДС и полная «проводящая» цепь приведут к наведенному току.

Обратная ЭДС никогда не может быть точно равна приложенному напряжению, поскольку тогда ток был бы равен нулю и не менялся, что означало бы, что противоЭДС не может быть.

Итак, вы можете думать об этом следующим образом.
Как только начинает течь ток, индуцируется ЭДС, которая создает индуцированный ток, который пытается противодействовать изменению тока в цепи, вызванному приложенным напряжением.
Индуцированный ток замедляет скорость увеличения тока в цепи.

Таким образом, при выводе уравнений, связывающих ток со временем в такой цепи, удобно сказать, что в момент времени = 0, когда ключ замкнут, ток равен нулю, поскольку приложенное напряжение и противо-ЭДС равны по величине.

---

Что вас обычно не интересует, так это шкала времени, равная шкале времени, когда переключатель замкнут.

Вот попытка проиллюстрировать сложность того, что происходит, даже когда переключатель замыкается.
Переключатель представляет собой конденсатор, и в разомкнутом состоянии на нем накапливаются заряды.
Когда переключатель замыкается, емкость ключа увеличивается, поэтому по цепи начинает течь очень небольшой ток по мере зарядки конденсатора.
Изменению тока противодействует индукционный ток, создаваемый противо-ЭДС.
По мере того, как расстояние между контактами переключателя продолжает уменьшаться, емкость переключателя продолжает увеличиваться и продолжает протекать изменяющийся ток.
Когда контакты, наконец, замыкаются, уже есть очень небольшой, но изменяющийся ток, протекающий по цепи, которому противостоит индуцированный ток, создаваемый противо-ЭДС, при этом противо-ЭДС немного меньше приложенного напряжения.

То, что на самом деле происходит во время процесса замыкания переключателя, усложняется тем фактом, что теперь у вас есть катушка индуктивности, резистор и конденсатор в цепи, а также то, что анализ элементов схемы с сосредоточенными параметрами может быть неприемлемым для использования в таком маленьком масштабе времени?.

$\endgroup$

8

$\begingroup$

Во-первых, условие, о котором вы говорите, ЭДС = напряжению, достигается при $t=0$. Это связано с тем, что в этот момент ток по проводу не течет, и, следовательно, это следует из начальных условий и закона Кирхгофа. (Ток не течет при $t=0$, так как за время $dt$ от $t=0$, если $di$ имеет конечное значение, то $di/dt$ даст невероятно большую ЭДС без чего-либо, поддерживающего это количество Energy.Update. Следовательно, di бесконечно мал, ток увеличивается бесконечно мало от 0 и равен 0).