Основные теоретические положения Основные теоретические положения. Закон Ома Участок ветви, содержащий один или несколько источников энергии, является активным. Рассмотрим участок электрической цепи (рис. 1.1).  | Рис. 1.1 | При решении задач по теории электрических цепей выбирают положительное направление тока, которое указывается стрелкой. Направление тока характеризуется знаком тока. Понятия положительный или отрицательный участок имеют смысл, если сравнивать направление тока в проводнике с некоторым заранее выбранным направлением – так называемым положительным направлением тока. Запомнить! 1) Ток в сопротивлении всегда направлен от более высокого потенциала к более низкому, т.е потенциал падает по направлению тока (на рис. 1.1 условно точке «а» присвоим знак «+», а точке «с» – знак «–»). 2) Э.Д.С., направленная от точки «c» к точке «d», повышает потенциал последней на величину (на рис. 1.1 условно зажиму Э.Д.С., подключенному к точке «c», присвоим знак «–», а зажиму, подключенному к точке «d» – знак «+»). 3) Напряжение положительно, когда потенциал точки «a» выше, чем потенциал точки «c». При обозначении напряжения (разности потенциалов) на схемах посредством стрелки она направляется от точки высшего потенциала к точке низшего потенциала. На рис. 1.1 ток протекает от точки «a» к точке «c», значит, потенциал будет меньше на величину падения напряжения на сопротивлении , которое по закону Ома равно : . На участке «c - d» Э.Д.С. действует в сторону повышения потенциала, следовательно, . Потенциал точки «b» равен: . Знак «–» перед Э.Д.С., совпадающей по направлению с током, объясняется следующим образом: напряжение на участке с Э.Д.С. противоположно направлено самой Э.Д.С. и определяемому напряжению. Напряжение найдем как разность потенциалов: . | (1.1) | Ток на участке ab определяют по выражению . | (1.2) | Формула (1.2) выражает обобщенный закон Ома, или закон Ома для активного участка цепи. Из формулы видно, что если ток, напряжение и Э.Д.С. совпадают по направлению, то в выражение закона Ома они входят с одинаковыми знаками. Если Э.Д.С. действует в сторону, противоположную положительному направлению тока, в выражении ставится знак «–». Закон Ома применяется как для участка ветви, так и для одноконтурной замкнутой схемы. Пример 1.1 Рис. 1.3 | Для схемы рис. 1.3 определим напряжение если ; ; ; ; ; . Решение Запишем формулу для расчета напряжения между узлом «b» и узлом «a» , Подставим численные значения, получим: . Ответ: . | Пример 1.2  | Для схемы на рис. 1.4 определим напряжения и , если ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; . Решение Используя обобщенный закон Ома для участка цепи, запишем формулы для определения напряжений и : | Рис. 1.4 |  . Подставим численные значения, получим: ; . Ответ: , . Метод узловых напряжений Основные теоретические положения Метод узловых напряжений заключается в определении на основании первого закона Кирхгофа потенциалов в узлах электрической цепи относительно некоторого базисного узла. Базисный узел в общем случае выбирается произвольно, потенциал этого узла принимается равным нулю. Разность потенциалов рассматриваемого и базисного узлов называется узловым напряжением. Положительное направление узловых напряжений указывается стрелкой от рассматриваемого узла к базисному. Число уравнений, составляемое по методу узловых напряжений, равно  | (4.1) | где – количество узлов цепи, – количество идеальных источников Э.Д.С. Для произвольной схемы, содержащей узлов, система уравнений по методу узловых напряжений имеет вид:  | (4.2) | где – собственная проводимость узла . – взаимная проводимость ветви, соединяющей узлы . Собственная проводимость узла равна сумме проводимостей ветвей, сходящихся в данном узле. Взаимная проводимость равна сумме проводимостей ветвей, соединяющих данные узлы. Выражение, стоящее в правой части уравнений системы, называют «узловой ток». Узловой ток (теоретическое понятие) – это алгебраическая сумма произведений и источника тока (если они есть) всех ветвей, примыкающих к рассматриваемому узлу. Слагаемое входит в выражение со знаком «+», если Э.Д.С. и источник тока направлены к узлу. В противном случае – ставится знак «–». Из системы (4.2) видно, что собственные проводимости входят в уравнения со знаком «+», а взаимные проводимости – со знаком «–». Алгоритм расчета электрических цепей по методу узловых напряжений: 1) Выбираем базисный узел. Желательно нулевой потенциал присвоить тому узлу, где сходится большее количество ветвей. Запомнить! Если в составе цепи имеется одна или несколько ветвей, содержащих идеальные Э.Д.С. (сопротивление таких ветвей равно нулю), то за базисный принимают один из узлов, между которыми находится ветвь с идеальной Э.Д.С. 2) Составляется система уравнений для неизвестных узловых напряжений в соответствии с общей структурой этих уравнений (4.2). 3) Решая данную систему, находят напряжения узлов относительно базиса. 4) Токи ветвей определяют по обобщенному закону Ома: . Частным случаем метода узловых напряжений является метод двух узлов. Если схема содержит только два узла, то в соответствие с методом узловых напряжений (в отсутствие идеальных Э.Д.С.) составляется только одно уравнение: . | | |