Режимы работы электрических цепей.
В электрических цепях все основные элементы делятся на активные и пассивные. Активными считаются элементы, в которых преобразование энергии сопровождается возникновением ЭДС (аккумуляторы, генераторы). Элементы, в которых ЭДС не возникает, называются пассивными.
Параметры электрических цепей:
1.Ток в замкнутой цепи :
2.Напряжение на клеммах источника:
3.Падение напряжения на сопротивлении источника:
4.Полезная мощность (мощность потребителя):
Электрические цепи могут работать в трех режимах:
режим холостого хода (цепь разомкнута) R=∞:
Iхх=0,U=E, U0=0, P=0.
режим короткого замыкания R=0:
режим нагрузки R≠0:; ;
;.
Условие максимальной отдачи мощности: полезная мощность максимальна, когда сопротивление потребителя R станет равным внутреннему сопротивлению источника R0.
КПД при максимальной отдаче мощности равно 50%, к 100% КПД приближается в режиме, близком к холостому ходу.
Нормальным (рабочим) режимом называют такой режим работы цепи, при котором ток, напряжение и мощность не превышают номинальных значений, заданных заводом-изготовителем.
Источники тока могут работать в режиме генератора и в режиме нагрузки. Источники, ЭДС которых совпадают с направлением тока в цепи, работают в режиме генератора, а источники, ЭДС которых не совпадают с направлением тока, работают в режиме потребителя.
Напряжение источника, работающего в режиме генератора:
.
Напряжение источника, работающего в режиме потребителя:
1.4 Баланс мощности в электрической цепи.
Ра ссмотрим энергетический баланс в электрической цепи. Пусть задана цепь вида:
Найти: Составить баланс.
Рисунок 1. - К балансу мощности
После расстановки стрелок тока и напряжения по второму закону Кирхгофа электрическое состояние цепи запишется:
Умножим обе части равенства на ток I, получим
Следователдьно,
По закону сохранения энергии количество вырабатываемой в цепи энергии всегда равно количеству энергии потребляемой цепью. Следует всегда помнить, при составлении баланса энергии в цепи, что не всякий источник энергии, действующий в цепи является генератором, а именно:
Когда действительный ток через источник совпадает по направлению с ЭДС источника, то этот источник вырабатывает энергию, то есть является генератором.
.
Когда действительный ток через источник протекает навстречу ЭДС источника, то этот источник потребляет энергию, то есть является нагрузкой (пример: зарядка аккумулятора).