Для цепи, схема которой выбирается в соответствии с вариантом по рис. 1:
1. Составить уравнения для определения токов во всех ветвях цепи путем непосредственного применения законов Кирхгофа. Подставить числовые значения. Решать систему не требуется.
2. Определить токи ветвей методом контурных токов.
3. Проверить баланс мощностей.
Дано: E1=60 В; E2=200 В; R1=5 Ом; R2=2 Ом; R3=10 Ом; R4=18 Ом; R5=20 Ом; R6=13 Ом.
Решение
Задаем стрелками положительные направления токов в ветвях схемы. обозначаем узлы, указываем направление обхода независимых контуров – по часовой стрелке.
В рассматриваемой схеме четыре узла (у=4) и шесть ветвей (b=6).
По первому закону Кирхгофа следует составить (у-1)=3 независимых уравнения:
узел a:I1-I2+I6=0
узел b: -I4+I5-I6=0
узел c: I2-I3-I5=0
По второму закону Кирхгофа следует составить [b-(y-1)]=3 независимых уравнения для трех независимых замкнутых контуров I, II, III.
контур I: R1I1+R4I4-R6I6=E1
контур II: R3I3-R4I4-R5I5=0
контур III: -R1I1-R2I2-R3I3=-E1-E2
Объединяем уравнения, записанные по первому и второму законам Кирхгофа в систему и подставляем в нее числовые значения:
I1-I2+I6=0-I4+I5-I6=0I2-I3-I5=05I1+18I4-13I6=6010I3-18I4-20I5=0-5I1-2I2-10I3=-60-200
Задаем стрелками положительные направления контурных токов (I11,I22 ,I33) в независимых контурах схемы.
Составляем систему уравнений по МКТ в общем виде:
I11R11-I22R12-I33R13=E11-I11R21+I22R22-I33R23=E22-I11R31+I22R32-I33R33=E33
Определяем суммарные сопротивления контуров, взаимные сопротивления контуров и алгебраические суммы ЭДС контуров:
R11=R1+R4+R6=5+18+13=36 Ом
R22=R3+R4+R5=10+18+20=48 Ом
R33=R1+R2+R3=5+2+10=17 Ом
R12=R21=R4=18 Ом
R13=R31=R1=5 Ом
R23=R32=R3=10 Ом
E11=E1=60 В
E22=0
E33=-E1-E2=-60-200=-260 В
Подставим найденные значения в систему уравнений:
36I11-18I22-5I33=60-18I11+48I22-10I33=0-5I11-10I22+17I33=-260
Записываем полученную систему в матричной форме:
A∙X=B,
где X – вектор столбец неизвестных (контурных токов), A – матрица коэффициентов, B – вектор столбец свободных членов.
36-18-5-1848-10-5-1017∙I11I22I33=600-260
Для решения системы линейных уравнений воспользуемся методом Крамера