Потенциальная диаграмма
Потенциальная диаграмма – это график распределения потенциалов вдоль какого-либо участка цепи или замкнутого контура. По оси абсцисс на нем откладывают сопротивления вдоль контура, начиная с точки, потенциал которой принимают равным нулю, по оси ординат - потенциалы. Каждой точке рассматриваемого контура соответствует своя точка на потенциальной диаграмме.
ПРИМЕР 1.7.1
Дано: Ом; Ом; Ом; Ом; В; В; А; А; А.
Построить потенциальную диаграмму для контура авсdа.
Решение: Подсчитаем суммарное сопротивление контура авсdа Ом и выберем масштабы по оси ординат. Точку а помещаем в начало координат. Определяем потенциалы в, с, d и их координаты.
Принимаем . Токораспределение в схеме при заземлении одной точки не изменится, т.к. никаких новых ветвей при этом не образуется.
В, ;
В, ;
В, ;
В, .
МЕТОД УЗЛОВЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ
Метод расчета электрических цепей, в котором за неизвестные принимают потенциалы узлов схемы, называют методом узловых потенциалов. Число неизвестных в этом методе равно числу узлов минус один.
Потенциал одного узла схемы принимают равным нулю, для остальных составляют систему уравнений вида
,
где - сумма проводимостей ветвей, сходящихся в узле к;
- сумма проводимостей ветвей, соединяющих узлы к и m, взятая со знаком «-»;
- узловой ток узла к. Находится как алгебраическая сумма токов короткого замыкания всех ветвей, сходящихся в узле к. С плюсом берутся те токи, источники которых направлены к узлу к.
Если между двумя узлами нет ветви, то соответствующая проводимость равна нулю.
После решения системы относительно потенциалов определяют токи в ветвях по закону Ома.
ПРИМЕР 1.8.1
Дано: Ом; Ом; Ом; Ом; В; В; В; А.
Определить токи методом узловых потенциалов.
Решение:
Примем потенциал узла 4 равным нулю: , тогда потенциал В.
Составим уравнения для узлов 1 и 2 (при этом учтем, что проводимость ветви, соединяющей узлы 1 и 2, ):
Подставляем числовые значения:
В;
В
Токи в ветвях находим по закону Ома:
А;
А;
А;
А.
Ток находим по первому закону Кирхгофа, примененному к узлам 3 или 4: А или А.
МЕТОД ЭКВИВАЛЕНТНОГО ГЕНЕРАТОРА
Метод эквивалентного генератора используется для определения тока в заданной ветви. По этому методу пассивную часть заданной ветви рассматривают как нагрузку эквивалентного генератора, которым является вся оставшаяся цепь.
Сначала определяют параметры схемы замещения эквивалентного генератора и , а затем находят неизвестный ток по выражению
.
ПРИМЕР 1.9.1
Дано: Ом; Ом; Ом; Ом; Ом; Ом; Ом; В; В.
Определить показание амперметра.
Решение:
По теореме об эквивалентном генераторе .
находим из уравнения, составленного по второму закону Кирхгофа для схемы в режиме холостого хода:
Определяем токи и :
А,
А.
Тогда В.
Для определения из схемы исключаем все источники э.д.с., оставляя их внутренние сопротивления:
Ом.
Искомый ток А.