Напряжение на участке цепи

Под напряжением на некотором участке электрической цепи понимают разность потенциалов между крайними точками этого участка.

Рис.2.4

На рис. 2.4 изображен участок цепи, крайние точки которого обозначены буквами а и b. Пусть ток I течет от точки а к точке b (от более высокого потенциала к более низкому). Следовательно, потенциал точки а (φ_а) выше потенциала точки b (φ_b) на значение, равное произведению тока I на сопротивление R:

В соответствии с определением напряжение между точками а и b

Следовательно,

т. е. напряжение на сопротивлении равно произведению тока, протекающего по сопротивлению, на значение этого сопротивления.

В электротехнике разность потенциалов на концах сопротивления называют либо напряжением на сопротивлении, либо падением напряжения. В дальнейшем разность потенциалов на концах сопротивления, т. е. произведение IR, будем именовать падением напряжения.

Положительное направление падения напряжения на каком-либо участке (направление отсчета этого напряжения), указываемое на рисунках стрелкой, совпадает с положительным направлением отсчета тока, протекающего по данному сопротивлению.

Рассмотрим вопрос о напряжении на участке цепи, содержащем не только сопротивление, но и ЭДС.

На рис. 2.5 показаны участки некоторых цепей, по которым протекает ток I. Найдем разность потенциалов (напряжение) между точками а и с для этих участков. По определению,

Выразим потенциал точки а через потенциал точки с. При перемещении от точки с к точке b встречно направлению ЭДС E (рис. 2.5, а) потенциал точки b оказывается ниже (меньше), чем потенциал точки с, на значение ЭДС E: φ_b = φ_с - E. При перемещении от точки с к точке b согласно направлению ЭДС E (см. рис. 2.5 б) потенциал точки b оказывается выше (больше), чем потенциал точки с, на значение ЭДС E: φ_b = φ_с + E

Так как по участку цепи без источника ЭДС ток течет от более высокого потенциала к более низкому, в обеих схемах рис. 2.5 потенциал точки а выше потенциала точки b на значение падения напряжения на сопротивлении R:

φ_a = φ_b + IR

Рис. 2.5

Таким образом, для рис. 2.5 а

(2.3а)

для рис. 2.5 б

или

(2.3б)

Положительное направление напряжения U_ас показывают стрелкой от а к с. Согласно определению, U_ca = φ_c -φ_а, поэтому U_ca = -U_ac т. е. изменение чередования (последовательности) индексов равносильно изменению знака этого напряжения. Следовательно, напряжение может быть и положительной, и отрицательной величиной.