2014-02-24
740
Основные понятия, законы, соотношения
Сила тока. Плотность тока. Классическая электронная теория электропроводности металлов.
Электродвижущая сила. Падение напряжения. Закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной и дифференциальной форме. Работа и мощность тока. Полезная и полная мощность.
[1] т.2 §§ 24,25,26,28, 30; [2] §§ 96-100,102.
Основная задача теории постоянного тока — это расчет электрической цепи, когда задана некоторая произвольная электрическая цепь и отдельные ее параметры, например, ЭДС и сопротивление, и требуется найти силы токов, напряжение на некотором участке цепи, работу, мощность, коэффициент полезного действия и т.п.
Самой важной фундаментальной величиной в явлении постоянного тока служит сила тока 
, поэтому основная задача в теории постоянного тока заключается в нахождении токов, протекающих в цепи. Существуют различные методы решения этой задачи. В курсе «физика 1» мы рассматриваем лишь один из них.
Этот метод основан на последовательном применении закона Ома для замкнутой цепи и закона Ома для неоднородного (или однородного) участка цепи. Применение законов Ома позволяет полностью рассчитать токи в цепи с одним источником ЭДС, либо несколькими источниками ЭДС, соединенными последовательно, а также в тех случаях, когда имеются батареи, состоящие из совершенно одинаковых источников тока. В последнем случае такую батарею в расчетах заменяют одним эквивалентным источником тока (E экв, r экв).
|
|
|
При последовательном соединении 
одинаковых источников, ЭДС каждого из которых равна E, а внутреннее сопротивление равно r, параметры эквивалентной батареи вычисляют согласно формулам:
Eэкв = NE, (7.1)
rэкв = Nr. (7.2)
При параллельном соединении одинаковых источников:
Eэкв = E, (7.3)
rэкв = r/N. (7.4)
Пример 11.
Три группы из двух последовательно соединенных одинаковых элементов соединены параллельно. ЭДС каждого элемента 
, внутреннее сопротивление 
. Полученная батарея замкнута на внешнее сопротивление 
. Найти силу тока во внешней цепи.
Рисунок 6 Рисунок 7
Решение.
Электрическая схема заданной цепи изображена на рисунке 6. Преобразуем эту схему в более простую. Для этого сначала заменим группу из двух последовательно соединенных элементов одним эквивалентным источником с 
, 
. Три таких источника, соединенных параллельно, в свою очередь, можно заменить одним эквивалентным источником с параметрами: 
, 
.
Получается, таким образом, очень простая эквивалентная схема (рисунок 7). Согласно закону Ома для замкнутой цепи:
.
Произведя вычисления, получим искомый ответ: 
.
