Законы постоянного тока

Законы Ома.

Закон Ома устанавливает связь между током, напряжением и параметрами элементов в неразветвленной электрической цепи и позволяет рассчитывать в них токи. В электротехнике рассматривают три формулировки закона Ома.

Закон Ома для участка цепи не содержащего источников ЭДС.

Немецкий физик Г. Ом (1787−1854) экспериментально установил, что ток на пассивном участке цепи с полным сопротивлением R определяется соотношением:

I=(ца-цв)/R=Uав/R, (5).

где: ца и цв потенциалы на выводах участка цепи в узлах, а и в, Uав = (ца — цв) — падение напряжения на этом участке цепи.

За положительное направление напряжения принимается направление в сторону меньшего потенциала. На пассивном участке положительное направление тока и напряжения совпадают.

Рис. 1. К определению законов Ома

Например, для нахождения тока (рис. 1) на пассивном участка цепи dc с сопротивлением R4, необходимо найти цd и цc, а затем рассчитать ток:

I3= (цd — цc)/R= Udc /R4.

Законы Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа устанавливает связь между токами, сходящимися в узле электрической цепи: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю. При записи уравнений по первому закону Кирхгофа токи, направленные к узлу, берут с одним знаком, обычно со знаком «плюс», а токи, направленные от узла, — со знаком «минус» или наоборот.

Рис. 2. Участки схем, поясняющие применение а) первого б) второго законов Кирхгофа

Второй закон Кирхгофа устанавливает связь между напряжениями на элементах контура электрической цепи. Он имеет две формулировки.

Формулировка 1: алгебраическая сумма ЭДС в любом замкнутом контуре электрической цепи равна алгебраической сумме падений напряжения на всех участках контура.

Формулировка 2: алгебраическая сумма напряжений на всех элементах контура, включая источники ЭДС, равна нулю.

При записи уравнений по второму закону Кирхгофа необходимо:

• 1) задать условные положительные направления ЭДС, токов и напряжений;
• 2) выбрать положительное направление обхода контура, для которого записывается уравнение, обычно по часовой стрелки, его показывают дугой в контуре;
• 3) записать уравнение, пользуясь одной из формулировок, причем слагаемые, входящие в уравнение, берут со знаком «плюс», если их условные положительные направления совпадают с направлением обхода контура, и со знаком «минус», если они противоположны.