5. Дайте понятие эдс, мощность источника и приёмника электрической энергии. Сформулируйте баланс мощностей. Приведите пример в общем виде.

Источник электрической энергии осуществляет направленное перемещение электрических зарядов по всей замкнутой цепи (рис. 2.3).

Энергия W, которую затрачивает или может затратить источник на пере­мещение единицы положительного заряда по всей замкнутой цепи, характеризует электродвижущую силу источника Е (ЭДС):

(1)

Исходя из формулы (1) следует, что энергия, затраченная источником, равна

W_ист= Eq = EIt, (2)

так как q = It, что вытекает из определения величины тока

Во всех элементах электрической цепи происходит преобразо­вание энергии

Скорость такого преобразования энергии определяет электриче­скую мощность элементов электрической цепи

Р= (3)

Таким образом, мощность источника электрической энергии определяется выражением

(4)

Энергия, затраченная на перемещение единицы положительного заряда на каком-либо участке замкнутой цепи, характеризует на­пряжение или падение напряжения на этом участке (внутреннем или внешнем):

(5)

Если воспользоваться законом Ома для участка электрической цепи, то полезную мощность можно определить следующим вы­ражением:

(6)

Уравнение баланса мощностей:

Сумма мощностей источников электрической энергии равна сумме мощностей приёмников

∑ Е ∙I  = ∑  I^2∙ R  , (7)

где

I – ток в ветви,А;

Е-ЭДС,В;

R-сопротивление, Ом.

E₁I₁+E₂I₂=I₁²R₁+I₂²R₂+I₃²R₃+I₄²R₄+I₅²R₅

6.Объясните принцип построения потенциальной диаграммы электрической цепи. Приведите пример в общем виде.

Потенциал точки – это напряжение между этой точкой и землёй, при этом надо помнить, что потенциал точки из которой ток вытекает больше, чем потенциал точки, в которую он втекает.

Положительный полюс источника имеет потенциал больший, чем отрицательный на величину ЭДС.

Потенциальная диаграмма представляет собой график изменения потенциалов точек цепи от величины сопротивлений участков между этими точками.

Для построения диаграммы необходимо:

1. Определить все токи в ветвях данного контура.

2. Одну из точек электрической цепи условно заземлить (потенциал этой точки равен нулю).

3. Потенциал остальных точек определить по правилу:

Если обходить цепь по направлению тока, то потенциал в каждой точке определяется потенциалом предыдущей точки плюс ЭДС источника, работающего в режиме генератора, минус ЭДС источника, работающего в режиме потребителя, и минус падения напряжения на участке между этими точками цепи. Если контур обходить против тока, то знаки перед ЭДС и падением напряжения изменяются на противоположные.

4. Изобразить координатные оси, по оси ОХ откладываем величину сопротивлений, по оси ОУ потенциалы соответствующих точек. Выбрать масштаб.

График представляет собой ломаную линию .

7. Раскройте понятия: электрическое сопротивление, удельная электрическая проводимость. (Сформулируйте определения, запишите формулы для расчета и единицы измерения, укажите какими параметрами определяется сопротивление проводника). Сформулируйте закон Ома. Подтвердите примером

Электрическое сопротивление проводника — это способность проводника препятствовать прохождению электрического тока через него.

Обозначается электрическое сопротивле­ние буквой R. Единицей измерения сопротивления является Ом:

[R] = Ом.

Сопротивление R зависит от длины проводникаl, площади по­перечного сеченияS и материала проводника :

где удельное сопротивление проводника, зависящее от свойства материала проводника.

Единицей измерения удельного сопротивления является

[] = Ом• м,

поскольку []

Однако на практике сечение проводников выражают в мм². Поэтому []₌

Удельное сопротивление проводника определяет область его применения. Так, например, для соединения источника с потре­бителем применяются металлические провода с малым удельным сопротивлением — алюминий, медь. Для обмоток реостатов на­гревательных приборов применяются сплавы с большим удель­ным сопротивлением — нихром, фехраль (при этом уменьшается длина проводника ).

Величину, обратную сопротивлению, называют проводимостью

Единицей проводимости является сименс

[g] = См (сименс).

Элементы электрической цепи, характеризующиеся сопротив­лением R, называют резистивными, а промышленные изделия, предназначенные для выполнения роли сопротивления электри­ческому току, называются резисторами. Резисторы бывают регу­лируемые и нерегулируемые, проволочные и непроволочные, пленочные, композиционные и др.

Сопротивление проводников зависит от их температуры.

Сопротивление проводника при любой температуре (с доста­точной степенью точности при изменении температуры в преде­лах 0-100 °С) можно определить выражением

_(2.1)

где R₂ — сопротивление проводника при конечной температуре t°₂; R₁— сопротивление проводника при начальной температуреt₁°; — температурный коэффициент сопротивления.

Для различных проводников температурный коэффициент со­противления имеет различные значения.

Закон Ома для замкнутой цепи

Сила тока в электрической цепи с одним источником э.д.с. прямо пропорциональна электродвижущей силе и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участка цепи

где

R₀ — сопротивление источника, Ом;

R — сопротивление потреби­теля,Ом;

Е-ЭДС,В;

I-ток в цепи,А.