I-й закон Кирхгофа
Сумма токов, подходящих к узлу, равна сумме токов, отходящих от узла
Рис. 2.6. Первый закон Кирхгофа
I1+I2=I3+I4+I5
I1+I2-I3-I4-I5=0; ΣI=0
2-й закон Кирхгофа
Рис. 2.7. Второй закон Кирхгофа
Во всякой замкнутой электрической цепи алгебраическая сумма Э.Д.С. равна алгебраической сумме падений напряжений на сопротивлениях, входящих в эту цепь.
При этом положительными считают Э.Д.С., направления которых совпадают с направлением обхода по контуру.
Падение напряжения на сопротивлении положительно там, где направление тока совпадает с направлением обхода.
E1 - E2 = I · R1 + I · r2 + I · R2 + I · r1
ΣE=Σ(I · R)
Последовательная электрическая цепь
Рис. 2.8. Последовательная электрическая цепь
Имеется электрическая цепь, в которой последовательно включены 3 прибора, обладающие разными сопротивлениями.
Ток в цепи везде одинаков.
Общее сопротивление цепи равно сумме отдельных сопротивлений:
Rобщ. =R1+R2+R3;
Ток будет равен: I = U / Rобщ.
Напряжение распределяется между участками последовательной цепи пропорционально их сопротивлениям. На участке с большим сопротивлением падение напряжения больше.
U1=IR1
U2=IR2
U3=IR3
Общее напряжение, приложенное к последовательной цепи, равно сумме напряжений на отдельных участках
U = U1 + U2 + U3
Параллельное соединение
Рис. 2.9. Параллельное соединение
Смешанное соединение
Рис. 2.10. Смешанное соединение
Смешанное соединение представляет собой комбинацию последовательного и параллельного соединений.
Электрический ток
Работа и мощность электрического тока
Превращение электрической энергии в другой вид энергии (тепловую, световую, механическую) называется работой электрического тока.
Скорость, с которой совершается работа, называется мощностью:
P = A / t, Вт, где
P - мощность, Вт
A - работа, Дж
t - время, сек
Единица измерения мощности - Ватт (Вт)
1 Вт = 1 Дж / 1 сек
Мощность в 1 Вт - есть мощность тока в 1 A при напряжении 1 В.
1 Вт=1 A · 1 В ( P = I · U ).
Из закона Ома: P =U2/R ; P=I2R.
Работа электрического тока или расход электрической энергии, учитывается за время прохождения тока. Чем больше времени проходит ток, тем больше работа тока.
Основной единицей измерения работы является джоуль (Дж).
1 Дж = 1 В · 1 A · 1 сек = 1 Вт · сек
Более крупными единицами измерения работы являются - Вт · час; кВт час.
Тепловое действие тока (Q)
При прохождении тока по проводнику проводник нагревается. Количество электрической энергии, преобразованной в тепловую за время t, определяется выражением
Q = I2 · R · t; Дж
Нагрев проводника может происходить не только вследствие прохождения по нему повышенного тока, но и вследствие повышения сопротивления проводника.
При неплотном контакте, в месте соединения проводников, переходное сопротивление их возрастает, происходит усиленное выделение тепла, что в конечном итоге может привести к пожару.
Допустимая плотность тока (δ)
Каждый проводник в зависимости от условий может пропустить через себя, не перегреваясь, ток, не превышающий некоторую допустимую величину
δ = I / S ; A/мм2
Допустимая плотность тока зависит от материала провода, вида изоляции, сечения, условий охлаждения.
Средством защиты электрических цепей от повышенного тока являются плавкие предохранители, тепловые реле и другие устройства.