Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Распределение потенциала в электрической цепи
|
|
Если в электрической цепи течет постоянный ток, значит внутри проводников этой цепи имеется постоянное электрическое поле. Потенциал его изменяется по величине, при переходе от одно точки к другой в направлении тока (рис. 2-13). Наибольшим потенциалом во внешнем участке цепи обладает положительный зажим источника электрической энергии, к которому подключен данный внешний участок цепи, наименьшим потенциалом- отрицательный зажим.
Падение потенциала происходит в проводниках цепи, в направлении течения постоянного тока. Наоборот, прирост потенциал можно наблюдать в противоположном направлении.
Если известен потенциал какой-либо точки цепи, то, зная направление и величину тока, а также сопротивления отдельных участков цепи, можно определить потенциал любых точек этой цепи.
Допустим, что на некотором участке цепи ab (рис. 2-13) течет
постоянный ток I, а сопротивление этого участка R. Если известен потенциал точки а, то можно определить потенциал точки b. Так как ток течет от точки а к точке b, то потенциал φ а больше потенциала φ b, т. е. φ а > φ b
Падение напряжения на участке а b цепи равно произведению тока на сопротивление этого участка, т. е. Uab = I R.
Но напряжение Uab равно разности потенциалов точек а и b
φ а - φ b= I R, а следовательно, φ b = φ а - I R
Ø Вывод: потенциал, φ b конечной точки в участке цепи ab равняется потенциалу φ а начальной точки а
этого участка, минус падение напряжения в сопротивлении R.
Потенциал величина относительная. Численное значение потенциала зависит от величины потенциала некоторой исходной точки цепи.
Условно принято считать, что потенциал земли равен нулю и следовательно, всякая заземленная точка имеет нулевой потенциал.
Если перемещаться по электрической цепи от точки с нулевым потенциалом навстречу току, то будет наблюдаться увеличение потенциала. Графическое изображение изменения потенциала вдоль замкнутой цепи называется потенциальной диаграммой, посмотрим распределение потенциала в электрической цепи и принцип построения потенциальной диаграммы на примере решения задачи.
Задача: Требуется построить потенциальную диаграмму для цепи (рис. 2- 14), если электродвижущие силы источников электрической энергии Е1 = 16 [В] и Е2 = 4 [В], а их внутренние сопротивление соответственно равны Ro1 = 1 [Ом]; Ro2 =1[Ом], остальные сопротивления цепи равны: R1=2[Ом]; R2= 1[Ом] и R3 = 0, 5[Ом].
Решение: Вначале определим направление и величину тока в цепи, Электродвижущие силы E1 и Е2 направлены навстречу друг другу, (Следовательно, результирующая электродвижущая сила будет равна разности E1-Е2, а ток будет иметь направление, совпадающее с направлением действия электродвижущей силы Е1 так как Е1> -Е2. Значит, ток I во внешней цепи имеет направление от плюса источника с электродвижущей силой Е1 к его минусу, как обозначено стрелкой на рисунке.
Величину тока I найдем, исходя из формулы закона Ома для участка цепи:
I= (E1-Е2) /(R01 + Ro2 + R2 + R3) =
= (16-4)/(1+2+1+ 1, 5 +0, 5) = 2 [A ] (2. 41.)
Потенциал точки а равен нулю φ а = 0, т. к. эта точка заземлена.
Потенциал точки q больше потенциала точки а на величину падения напряжения в сопротивлении R3 .
φ q = φ а + I R3 = 1 +2* 0, 5 = 2 [В] (2.42)
Потенциал точки f больше потенциала точки q на величину падения напряжения в сопротивлении R2
φ f = φ q + I R2 = 2 + 2* 1 = 4 [В] (2. 43)
Потенциал точки e больше потенциала точки f на величину падения напряжения в сопротивлении Ro2
φ е = φ f + I R02 = 4 + 2*1 = 6 [В] (2. 44)
Потенциал точки d больше потенциала точки e на величинуэлектродвижущей силы Е2, эта ЭДС направлена на встречу току.
φ d = φ е + Е2 = 6 + 4 = 10 [В] (2. 45)
Потенциал точки c больше потенциала точки d на величину падения напряжения в сопротивлении R1
φ c = φ d + I R1 = 10 + 2*2 = 14 [В] (2. 46)
Потенциал точки b меньше потенциала точки c на величинуэлектродвижущей силы Е1, эта ЭДС совпадает с направлением тока.
φ b = φ c - Е1 = 14 - 16 = -2 [В] (2. 47)
Потенциал точки e больше потенциала точки f на величину падения напряжения в сопротивлении Ro1
φ а = φ b+ I R01 = -2 + 2*1 = 0 [В]
(2. 48)
Ø Вывод: Из потенциальной диаграммы видно, что при переходе через источник электрической энергии потенциал в цепи изменяется скачком.
Ø Если переходим от минуса к плюсу, потенциал повышается, и на оборот от плюса к минусу понижается.