Расчет электрической цепи постоянного тока

Цель работы: на практике научиться применять законы Ома и Кирхгофа

Ход работы.

1. Ознакомиться с заданием. Согласно своего варианта записать условие задачи.

Цепь постоянного тока содержит несколько резисторов, соединенных смешанно (рисунок 1).

Начертите схему цепи для своего варианта и определить:

1) Эквивалентное сопротивление цепи относительно зажимов АВ;

2) Ток в каждом резисторе;

3) Электрическая мощность цепи, а также расход электроэнергии за t часов ее работы.

Необходимые для расчетов данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные к задаче №1.

Задаваемая величина	Число десятков шифра
UАВ, В
t, час
	Число единиц шифра
R1, Ом
R2, Ом
R3, Ом
R4, Ом			-						-
R5, Ом	-	-		-	-			-		-
R6, Ом			-			-
R7, Ом	-			-		-	-		-	-
R8, Ом		-			-		-	-

Рисунок 1 – Схема к заданию №1

Алгоритм расчета

1. Схема электрической цепи задачи представляет собой вариант смешанного соединения резисторов. Поэтому определение эквивалентного сопротивления цепи R_э связано с поэтапной заменой последовательно или параллельно соединенных резисторов, на один эквивалентный им:

А) R_aвc=R_a+R_в+R_c – для последовательного соединения (где а, в, с- номера резисторов ;

Б) R_ав= – для параллельного соединения.

Поэтапная замена в заданной схеме выглядит так:

а) исходная схема

б)

в)	г)
д)	е)

2. Для определения токов в резисторах используется закон Ома для участка цепи, первый и второй законы Кирхгофа.

Ток эквивалентной цепи определим по закону Ома

Анализ схемы показывает, что ток от клеммы А к клемме В проходит по участкам R₁,R_сд и R₈(схема д). Ведь I₁=I_сд=I₈=Iэ, то есть два тока определены (I₁ и I₈).

Для определения токов двух областей между узлами С и Д необходимо знать напряжение U_сд. Его можно определить по закону Ома для участка СД (схема д)

Теперь можно определить токи ветвей R₂₃₄ и R₅₆₇ (схема г)

Так как резисторы R₅,R₆ и R₇ соединены последовательно, то есть токи проходящие через них равные, то I₅=I₆=I₇=I₅₆₇

Ток ветви R₂₃₄ является током, проходящим через резисторы R₂ и R ₄ (схема в), то есть I ₄ =I ₂₃=I _234.

Ток I₂₃ состоит из токов I₂ и I₃ резисторов , соединенных параллельно, то есть I ₂₃ = I ₂ + I ₃ ( 1-ый закон Кирхгофа).

Чтобы найти токи через резисторы R ₂ и R₃ надо знать под каким напряжением они находятся, то есть определить напряжение на резисторе R₂₃ (Uck) (схема в)

U ₂₃ = I ₂₃ R₂₃

Теперь по закону Ома определяются токи I ₂ и I _3:

3. Мощность цепи и затрата энергии цепью определяются по формулам:

P = U_ab*I_э, Вт - необходимо перевести в кВт;

W = P*t, кВт*ч

Сделать выводы о проделанной работе.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2