- •Материалы для студента
- •Содержание
- •Введение
- •Модуль 1. Анализ линейных цепей постоянного тока § 1.1. График выполнения задания Модуля 1
- •§ 1.2. Теоретические вопросы Модуля 1
- •Потенциальная диаграмма.
- •§ 1.3. Задание Модуля 1
- •§ 1.4. Схемы к Модулю 1
- •§ 1.5. Методические указания к выполнению Модуля 1
- •§ 1.6. Методические указания к экспериментальному исследованию Модуля 1
- •§ 1.7. Методические указания к компьютерному моделированию задания Модуля 1
- •1. Запустить программу Multisim (см. Примечание)
- •1.6. Пример модели электрической цепи
- •§ 1.8. Краткая теория и примеры
- •1.8.1. Преобразование цепей
- •1.1.8. Дано: Ом, Ом.
- •1.1.13. Дано: Ом; Ом; Ом; Ом; Ом; Ом.
- •1.8.2. Метод преобразования (свертывания) цепей
- •1.2.4. Дано: в; Ом; Ом; Ом; Ом
- •1.8.3. Закон Ома для активного участка цепи
- •1.3.5. Дано: Ом; Ом; в; в; в; в.
- •1.3.12. Дано: Ом; Ом; в; в; в; а.
- •1.8.4. Законы Кирхгофа
- •1.8.5. Баланс мощностей
- •1.8.6. Метод контурных токов
- •1.8.7. Потенциальная диаграмма
- •1.8.8. Метод узловых потенциалов
- •1.8.9. Метод эквивалентного генератора
- •1.9.6. Дано: Ом; Ом; в; в; в.
- •§ 1.9. Примеры тестовых задач
- •1.10. Вопросы для самопроверки
- •§1.1 Методические указания к моделированию и анализу электрических схем в пакете Multisim
- •1.1.1. Общая информация о пакете Multisim
- •1.1.2. Элементная база Multisim
- •1.1.3. Источники электрической энергии
- •1.1.4. Генераторы сигналов различной формы
- •1.1.5. Активные и реактивные приемники
- •1.1.6. Измерительные приборы
- •1.1.7. Специальные элементы
- •1.1.8. Полупроводниковые приборы
- •1.1.9. Создание электрических схем в Multisim
- •§1.2. Методика компьютерного моделирования
- •1.2.1. Метод "Эквивалентного генератора"
- •1.2.2. Методика проведения эксперимента к "Методу наложения"
- •1.2.3. Методика измерения потенциалов в схеме
1.8.5. Баланс мощностей
В любой электрической цепи должен соблюдаться энергетический баланс – баланс мощностей: алгебраическая сумма мощностей всех источников энергии равна арифметической сумме мощностей всех приемников энергии:
.
Мощность источника ЭДС положительна, если ток в ветви с источником совпадает по направлению с ЭДС, такой источник является генератором.
Мощность источника ЭДС отрицательна, если ток в ветви с источником направлен противоположно ЭДС, в этом случае источник потребляет энергию.
При определении мощности источника тока напряжение берется как разность потенциалов между узлом, к которому подходит ток источника и узлом, от которого он отходит.
1.8.6. Метод контурных токов
При расчете методом контурных токов полагают, что в каждом независимом контуре течет неизвестный контурный ток, а источники тока создают известные контурные токи. Относительно неизвестных контурных токов составляют систему уравнений вида:
где - контурные токи;
- собственные сопротивления контуров;
- сопротивления смежной ветви между контурами.
Сопротивление смежной ветви между «k» и «m» контурами ( ) входит в уравнение со знаком «+», если направления контурных токов и вдоль этой ветви одинаковы, и со знаком «-», если их направления противоположны.
- контурные ЭДС, равные алгебраической сумме э.д.с. этого контура. В них со знаком «+» входят те ЭДС, направления которых совпадают с обходом контура.
Токи в ветвях находят как суперпозицию контурных токов.
Если схема содержит не только источники ЭДС., но и источники тока, то полагают, что ток источника тока замыкается по любым ветвям так, что вместе с ветвью источника создается замкнутый контур. Падение напряжения, вызванное током такого источника на каждом из сопротивлений контура, учитывается при записи левой части уравнений. Эти напряжения можно также учесть с обратным знаком в правой части уравнений.
ПРИМЕР 1.6.1
Дано: В; А; Ом; Ом; Ом; Ом; Ом.
Определить токи в ветвях методом контурных токов
.
Решение:
В схеме 6 ветвей, 4 узла, 1 источник тока. Число уравнений, которые необходимо составить методом контурных токов: .
Задаем направление контурных токов и , полагая, что ток источника тока замыкается по резисторам и .
Составляем систему уравнений:
Подставляем числовые значения:
Решая эти уравнения, находим контурные токи:
А,
А.
Искомые токи: A;
А;
А;
А;
А.
Составим уравнение баланса мощностей:
.
Вт,
Вт.
, пусть , тогда В.
1.6.1. Составить уравнения для расчета цепи методом контурных токов.
Дано: Ом; Ом; Ом; Ом; В; А.
Определить токи в ветвях методом контурных токов.
1.6.2. Составить уравнения для расчета цепи методом контурных токов.
Дано: Ом; Ом; Ом; В; А.
Определить токи в ветвях методом контурных токов.
1.6.3. Составить уравнения для расчета цепи методом контурных токов.
Дано: Ом; Ом; В; В; В; А.
Определить токи в ветвях методом контурных токов.
1.6.4. Составить уравнения для расчета цепи методом контурных токов.
Дано: Ом; В; В; В; В; А.
Определить токи в ветвях методом контурных токов.
1.6.5. Составить уравнения для расчета цепи методом контурных токов.
Дано: Ом; Ом; В; В; А.
Определить токи в ветвях методом контурных токов.
1.6.6. Составить уравнения для расчета цепи методом контурных токов.
Дано: Ом; А; Ом; В; В.
Определить токи в ветвях методом контурных токов.
1.6.7. Составить уравнения для расчета цепи методом контурных токов.
Дано: Ом; Ом; Ом; Ом; Ом; Ом; В; В; В; А; А.
Определить токи в ветвях методом контурных токов.