Вилучення джерела напруги

ВСТУП

Розробка медичних апаратів неможлива без розуміння електричних схем. Конструювати чи ремонтувати медичний або будь-який інший апарат, що пов'язаний з електричним струмом буде не так важко якщо знаєш різні підходи до побудови моделей електричних кіл, різні методи аналізу проходження сигналів через ці кола.

У роботі буде досліджено резистивне електричне коло, на прикладі якого практично розглянемо та застосуємо метод еквівалентних перетворень. А також побачимо як на практиці застосовується фізичний зміст теореми Тевенена.

1 Заміна керованої гілки залежного джерела

Відповідно до завдання замінюємо керовану гілку залежного джерела струму на резистивний елемент R0. Отримана схема зображена на рисунку 1.1.

Рисунок 1.1 – Задане електричне коло

2 Визначення напруги та струму на резистивному елементі RX

Згідно з теоремою Тевенена будь-яке лінійне активне електричне коло відносно його деякого двополюсного елемента можна еквівалентно замінити послідовним з’єднанням ідеального незалежного джерела напруги і пасивного двополюсника. Задавальна напруга еквівалентного джерела напруги визначається відповідно напругою в режимі холостого ходу(напругою холостого ходу U_xx), виділеного відносно лінійно активного кола елемента чи гілки, а опір пасивного еквівалентного двополюсника є еквівалентним опором лінійного активного кола в режимі його холостого ходу.

Рисунок 2.1

Отже, з формули ми бачимо, що щоб знайти напругу на RX, а тоді за законом Ома і струм, потрібно порахувати параметри еквівалентного джерела (напругу холостого ходу) та еквівалентний вхідний опір - .

2.1 Знаходження еквівалентного опору

Визначаємо еквівалентний вхідний опір кола відносно точок 4 та 0. Адже саме між ними буде визначатися напруга холостого ходу. Щоб це зробити потрібно вилучити з кола усі незалежні джерела струму та напруги і зробити еквівалентні перетворення схеми яка зображена на рис. 2.1.1.

Рисунок 2.1.1 – Початкове електричне коло

З електричного кола(рис 2.1.1), вилучаємо джерело напруги та джерело струму. А також розмикаємо точки між якими знаходиться RX – 0 та 4.

Рисунок 2.1.2 – Схема без RХ та джерел

Резистивні елементи R4 та R0 з’єднані паралельно. Їх можна замінити еквівалентним резистивним елементом R04:

Елементи R3 та R1 з’єднані послідовно:

Рисунок 2.1.3

Резистивні елементи R13 та R04 – паралельні:

Для того щоб знайти U_xx на резистивному елементі RX, спочатку потрібно знайти напругу холостого ходу які створює джерело струму та джерело напруги відповідно, а тоді порахувати їх алгебраїчну суму:

Вилучення джерела напруги

Щоб знайти напругу холостого ходу яку створює джерело струму

потрібно вилучити джерело напруги та за принципом суперпозицій з'єднати

вузли 4 та 0 короткозамкненою гілкою(рис. 2.2.1):

Рисунок 2.2.1 – Схема для знаходження

Елементи R0 та R4, які з’єднані паралельно замінимо резистором з еквівалентним опором R04:

Резистивні елементи R04 та R3 з’єднані послідовно:

R304 та R1 з’єднані паралельно:

R1304 та R2 з’єднані послідовно:

Рисунок 2.2.3 – Електричне коло з джерелом струму та еквівалентним опором.

Тепер можемо шукати напругу на елементах.

Тепер, знайшовши значення та можемо підставити їх у формулу (4):