Для электрической цепи, соответствующей номеру варианта, выполнить следующее:
1. Написать уравнения по законам Кирхгофа (решать полученную систему не требуется).
2. Выполнить расчет токов во всех ветвях методом контурных токов.
3. Проверить правильность решения по второму закону Кирхгофа (по двум контурам).
4. Составить баланс мощностей.
Рис.1. Заданная схема
Решение
Обозначим узлы и условно-положительные направления токов в ветвях. В схеме 4 узла, поэтому по первому закону Кирхгофа надо составить три уравнения для любых трех узлов. Также в схеме три независимых контура, поэтому по второму закону Кирхгофа необходимо составить три уравнения.
Рис.2. Расчетная схема
I1-I3+I4=0-для узла 1I2+I3-I6=0-для узла 2-I1-I2+I5=0-для узла 3-I1R1+I2R2-I3R3=-E1+E2-E3-для контура I-I2R2-I5R5-I6R6=-E2-E5-для контура III3R3+I4R4+I6R6=E3+E4-для контура III
После подстановки значений получим
I1-I3+I4=0I2+I3-I6=0-I1-I2+I5=0-16I1+10I2-20I3=-40-10I2-18I5-22I6=-19020I3R6+6I4R6+22I6=110
Решаем методом контурных токов
Для трех контуров схемы выберем направление обхода контуров по часовой стрелке, обозначим условно-положительные направления токов ветвях (рис.3)
Рис.3. Схема к методу контурных токов
В соответствии с обозначенными на схеме направлениями контурных токов, обозначенных на схеме как I11, I22 и I33, составим уравнения по второму закону Кирхгофа для этих контуров:
I11R1+R2+R3-I22R2-I33R3=-E1+E2-E3-I11R2+I22R2+R5+R6-I33R6=-E2-E5-I11R3-I22R6+I33R3+R4+R6=E3+E4
После подстановки исходных данных имеем
I1116+10+20-10I22-20I33=-80+100-60-10I11+I2210+18+22-22I33=-100-90-20I11-22I22+I3320+6+22=60+50
Упрощаем
46I11-10I22-20I33=-40-10I11+50I22-22I33=-190-20I11-22I22+48I33=110
Решим систему по методу Крамера (с помощью определителей):
Находим - главный определитель системы как
Собственные контурные сопротивления, определяемые суммой сопротивлений приемников в каждом контуре:
R11=R1+R2+R3=16+10+20=46 Ом
R22=R2+R5+R6=10+18+22=50 Ом
R33=R3+R4+R6=20+6+22=48 Ом
Смежные контурные сопротивления, определяемые сопротивлениями приемников, содержащихся в ветви, смежной для двух контуров:
R12=R21=-R2=-10 Ом;
R13=R31=-R3=-20 Ом
R23=R32=-R6=-22 Ом
Находим
∆=46-10-20-1050-22-20-2248=46∙50∙48+-10∙-22∙-20+-10∙-22∙-20--20∙50∙-20--10∙-10∙48--22∙-22∙46=110400-4400-4400-20000-4800-22264=54536
Аналогично находим остальные определители как k - определитель, полученный из определителя заменой столбца с номером k, столбцом правой части системы уравнений
∆1=-40-10-20-19050-22110-2248=-117240
∆2=46-40-20-10-190-22-2011048=-247000
∆3=46-10-40-1050-190-20-22110=-37080
Находим контурные токи
I11=∆1∆=-11724054536=-2,15 А
I22=∆2∆=-24700054536=-4,529 А
I33=∆3∆=-3708054536=-0,68 А
Найдем реальные токи в ветвях по величине и направлению:
I1=-I11=2,15 A
I2=I11-I22=-2,15--4,529=2,379 A
I3=I33-I11=-0,68--2,15=1,47 A
I4=I33=-0,68 A
I5=-I22=--4,529=4,529 A
I6=I33-I22=-0,68--4,529=3,849 A
Получившееся отрицательное значение тока I4 указывает на то, что в действительности этот ток направлен в противоположную сторону относительно выбранного и обозначенного его направления на рис.3.
Проверим правильность решения по двум контурам
Для контура I имеем: -I1R1+I2R2-I3R3=-E1+E2-E3
Подставляем известные и найденные величины