УЧАСТКА ЦЕПИ С ИСТОЧНИКОМ

Закон Ома может быть применен к участку цепи с источниками, и для такого участка может быть построена вольт-амперная характеристика.

На рисунке 1.19, а показана ветвь с последовательно соединенными источником постоянной ЭДС Е и сопротивлением R. Через ветвь проходит ток i, величина и направление которого в общем случае зависят не только от данного источника ЭДС, но и от источников остальной части электрической цепи, присоединенной к зажимам 1 и 2.

При указанных на рисунке 1.19, a направлениях ЭДС и тока потенциал зажима 1 ниже потенциала зажима 2 на величину ЭДС за вычетом падения напряжения от тока I в сопротивлении R.

Следовательно, напряжение на зажимах ветви составляет:

и = u₁₂ = -E + RI. (1.9)

Вольт-амперная характеристика для этого случая показана на рисунке 1.19, б.

Разность потенциалов, взятая в направлении от зажима 2 к зажиму 1 (рисунок 1.19, б), обратна по знаку выражению (1.9), т.е. равна ЭДС источника за вычетом падения напряжения от тока i в сопротивлении R:

u₂₁= -u₁₂= E - Ri.

Следовательно, напряжение на зажимах ветви равно

u = -u₂₁ = E - RI. (1.10)

Характеристика, построенная по этому уравнению, называемая внешней характеристикой, приведена на рисунке 1.19, в.

Тангенс угла a пропорционален сопротивлению R. При отрицательном знаке тока i напряжение на сопротивлении R складывается с ЭДС Е, и в этом случае u >Е.

На рисунке 1.20, а показан участок цепи, состоящий из источника постоянного тока I с параллельным сопротивлением R. Так же как и в предыдущем случае, направление и величина тока i, проходящего через зажимы 1 и 2, зависит не только от данного источника, но и от источников остальной части цепи, присоединенной к зажимам 1 и 2.

При указанных на рисунке 1.20, а направлениях токов через сопротивление R от зажима 2 к зажиму 1 проходит ток I - i, создающий напряжение u₁₂ = Ri – RI.

По этому уравнению строится вольт-амперная характеристика (рисунок 1.20, б).

Разность потенциалов, взятая в направлении от зажима 2 к зажиму 1, составляет u₂₁ = Ri – Ri.

Соответствующая вольт-амперная характеристика показана на рисунке 1.20, в.

Таким образом, вольт-амперные характеристики участков цепи, состоящих из линейного сопротивления, соединенного последовательно с источником ЭДС или параллельно с источником тока, прямолинейны.

Из сопоставления вольт-амперных характеристик (рисунки 1.19, б, в и 1.20, б), видно, что источник напряжения эквивалентен источнику тока при условии Е = RI, и потому они могут быть взаимно заменяемы.