Основные понятия о сложных электрических цепях постоянного тока

Сложной называется цепь, содержащая более одного источника питания (ЭДС). Для расчета простых схем достаточно применения закона Ома. Для определения величины силы тока в сложных цепях, необходимо применение законов (правил) Кирхгофа.

Электрическая цепь состоит из следующих элементов:

• Ветвь – участок цепи, по которому протекает один и тот же ток. В данной схеме 3 разных тока, 3 ветви. Ток протекает от узла до узла.
• Узел – место соединения трех и более ветвей. В представленной схеме 2 узла.
• Контур – замкнутый путь, который можно обойти, передвигаясь по ветвям. В схеме 3 контура.

Расчет цепи с помощью законов Кирхгофа

Рассчитать схему — значит определить силу тока в каждой ветви при заданных номиналах сопротивлений и величинах источников питания (ЭДС).

Перед началом расчета схемы произвольно задаем направления токов. Если в итоге значение силы тока получится отрицательным, значит с направлением тока не угадали. По модулю значение будет верным. Просто меняем направление тока на схеме.

Первый закон Кирхгофа

Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю.

Правило 1. Рассматриваем один узел. Токи, которые входят в узел, записываем с плюсом, которые выходят – с минусом. 

Правило 2. Количество уравнений, записываемых по первому закону Кирхгофа, на одно меньше количества узлов в схеме.

Второй закон Кирхгофа

Алгебраическая сумма ЭДС в контуре равна алгебраической сумме падений напряжений на резисторах, входящих в этот контур.

Правило 1. Выбираем контур и задаем его положительное направление обхода. Слева от равно записываем все ЭДС. Если направление ЭДС совпадает с направлением обхода контура, ставим «+», если не совпадает – «-». Справа от равно записываем все падения напряжений на резисторах, входящих в рассматриваемый контур. Если направление тока через резистор совпадает с направлением обхода контура, напряжение записываем с «+», если нет, то «-».

Правило 2. Записывая уравнения по второму закону Кирхгофа мы «добираем» необходимые уравнения, чтобы их сумма равнялась количеству токов в цепи.

Алгоритм расчета схемы с помощью законов Кирхгофа представлен на рисунке.  

Пример расчет схемы с помощью законов Кирхгофа.

Предлагаю Вам пройти тест для закрепления знаний.