2. Электрическая цепь и ее элементы. Закон Ома. Законы Кирхгофа.

Электрическая цепь и ее элементы. Закон Ома

Сначала несколько определений.

Электрической цепью называется совокупность устройств, образующих замкнутый контур и обеспечивающих протекание в нем электрического тока.

Источники электроэнергии, электрические провода и потребители электроэнергии составляют основные элементы электрической цепи.

Схема элементарной электрической цепи

– ЭДС источника; – внутреннее сопротивление источника; – напряжение на зажимах источника; – напряжение на зажимах потребителя; – сопротивление потребителя; «ав» и «сd» – соединительные провода.

Принято считать, что во внешней цепи ток направлен от положительного зажима к отрицательному, а внутри источника наоборот.

Электрическое сопротивление проводов равно

Ом;	– удельное электрическое сопротивление, ; – сечение проводника.

В большинстве случаев электрическим сопротивлением соединительных проводов мало и ими можно пренебречь, тогда

Связь между током, напряжением и сопротивлением установил немецкий ученый Ом в 1826 году. Существуют две формы записи закона Ома:

Ом;	Закон Ома для участка цепи.

Ом;	Закон Ома для замкнутого контура.

Законы Кирхгофа

В общем случае электрическая цепь может содержать несколько источников ЭДС и несколько потребителей. соединены между собой произвольным образом. Такие электрические цепи называются сложными. Расчет сложных цепей, как правило, производится с применением двух законов Кирхгофа.

Сначала два обязательных определения:

– 1. Ветвью электрической цепи называется ее участок, по которому протекает один и тот же ток;

– 2. Узлом электрической цепи называется место соединения трех и более ветвей.

Узел на электрических схемах обозначается жирной точкой.

Первый закон КИРХГОФА

Алгебраическая сумма токов в проводниках, сходящихся к узлу электрической цепи равна нулю.

Аналитическая форма записи

,	– количество проводников с током; – номер проводника.

Первый закон Кирхгофа устанавливает важный принцип непрерывности электрического тока (количество электричества, приходящее к точке разветвления – узлу, всегда равно количеству электричества, отходящего от узла).

При расчетах сложных электрических цепей заранее неизвестно действительное направление токов в ветвях. Поэтому обычно задаются условным направлением токов, которое уточняется в процессе расчета.

Принято считать ток, направленный к узлу положительным, а от узла – отрицательным.

Рассмотрим узел электрической цепи (схема):

Второй закон КИРХГОФА

В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС источников равна алгебраической сумме падений напряжений на всех участках этого контура.

Аналитическая форма записи

,	– число источников ЭДС в контуре; – номер источника ЭДС; – число участков контура; – номер участка.

Чтобы на практике воспользоваться законом Кирхгофа необходимо знать одно правило:

При обходе замкнутого контура необходимо задаться положительным направлением (по часовой или против часовой стрелке). ЭДС и токи, по направлению совпадающие с направлением обхода контура принимаются положительными, а не совпадающие – отрицательными.

ПРИМЕР: На схеме зададимся положительным обходом контура по часовой стрелке.