Стислі теоретичні відомості. Окремі приймачі електричної енергії можуть бути з’єднані між собою різними способами

Окремі приймачі електричної енергії можуть бути з’єднані між собою різними способами. Послідовним з’єднанням приймачів (рис.3.1) називається таке з’єднання, коли кінець одного приймача з’єднається з початком другого, кінець другого – з початком третього і т.д.

Рисунок 3.1 – Послідовне з’єднання приймачів

При цьому через всі приймачі проходить один і той же струм, тобто I=I₁=I₂=I₃. По закону Ома напруга на окремих дільницях (приймача) пропорційна величині опорів цих дільниць, тобто:

Згідно з другим законом Кірхгофа алгебраїчна сума ЕРС за замкнутим контуром рівна алгебраїчній сумі падіння напруги на окремих дільницях (елементах) замкнутого контура. Для дослідження кола (див.рис. 3.1) рівняння згідно з другим законом Кірхгофа має вигляд:

або ж .

Після перетворення одержимо:

тобто напруга на затискачах кола U рівняється сумі напруг на окремих дільницях кола (наслідок з другого закону Кірхгофа для кола, що розглядається).

Загальний опір кола при послідовному з’єднанні приймачів дорівнює сумі опорів на окремих дільницях електричного кола:

Потужність всього кола дорівнює сумі потужностей окремих дільниць електричного кола (приймачів):

Паралельним з’єднанням приймачів (рис.3.2) називається таке з’єднання, коли початки всіх приймачів з’єднані в одну точку, а кінець – в другу. При цьому до загальних вузлових точок підведена одна і та ж (сітьова) напруга, тобто U=U₁=U₂.

Рисунок 3.2 – Паралельне з’єднання приймачів

Приймачі, включені між двома точками (вузлами) електричного кола, створюють так звані паралельні вітки або відгалуження.

Струм в окремих відгалуженнях визначається за законом Ома, тобто

а загальний струм, що підходить до точки відгалуження,

,

де R – загальний опір кола.

Для паралельного з’єднання

Згідно з першим законом Кірхгофа ∑I=0, тобто алгебраїчна сума струмів у вузлі електричного кола дорівнює нулю. Для будь-якого вузла кола, що розглядається рівняння згідно з першим законом Кірхгофа має вигляд:

або ж .

Після перетворення рівняння набуде вигляду

або .

Розділивши обидві частини рівняння на U, одержимо:

або

де G – загальна провідність кола .

Змішаним з’єднанням приймачів називається таке з’єднання, при якому в різному поєднанні є і послідовне і паралельне з’єднання окремих приймачів (рис.3.3).

Рисунок 3.3 – Змішане з’єднання приймачів

Загальний опір такого кола дорівнює сумі еквівалентних опорів послідовних відрізків.

У такому випадку

Загальний струм пропорціональний напрузі кола і протилежно пропорціональний його опору:

Напруга на окремих дільницях:

.

Струми на окремих дільницях знаходяться за законом Ома для дільниці кола: