Для заданной электрической схемы (Рис. 1) и значений параметров ее элементов (табл. 10.1) выполнить следующее:
Составить на основании законов Кирхгофа систему уравнений для расчета токов во всех ветвях схемы. Систему не решать.
Определить токи во всех ветвях схемы методом контурных токов (МКТ).
Определить токи во всех ветвях схемы методом узловых потенциалов (МУП).
Результаты расчета токов, проведенного двумя методами, свести в таблицу и сравнить между собой.
Дано
R1=26 Ом
R2=10 Ом
R3=4 Ом
R4=12 Ом
R5=20 Ом
R6=40 Ом
E2=24 B
E3=48 B
Рис 1
Решение
Составим на основании законов Кирхгофа систему уравнений для расчета токов во всех ветвях схемы. Произвольно обозначим направление токов в ветвях схемы. Первый контур будем обходить против часовой стрелки, а второй и трети по часовой стрелке
I1-I2-I3=0 первый закон Кирхгофа для узла dI2-I4-I5=0 первый закон Кирхгофа для узла bI3+I5-I6=0 первый закон Кирхгофа для узла cI1R1+I3R3+I6R6=E3 второй закон Кирхгофа для контура 1I1R1+I2R2+I4R4=E2 второй закон Кирхгофа для контура 2I5R5+I6R6-I4R4=0 второй закон Кирхгофа для контура 3
Решив эту систему уравнений, можно найти все неизвестные токи
Определим токи во всех ветвях схемы методом контурных токов. Обозначим направление обхода контуров (Рис 2)
(R1+R3+R6)I11-R1I22-R6I33=-E3-R1I11+(R1+R2+R4)I22-R4I33=E2-R6I11-R4I22+(R4+R5+R6)I33=0
Рис 2
Подставим числовые значения
26+4+40I11-26I22-40I33=-48-26I11+26+10+12I22-12I33=24-40I11-12I22+12+20+40I33=0
Выполним арифметические действия
70I11-26I22-40I33=-48-26I11+48I22-12I33=24-40I11-12I22+72I33=0
Решим полученную систему линейных уравнений при помощи метода Крамера
∆=70-26-40-2648-12-40-1272=81408
∆1=-48-26-402448-120-1272=-102528
∆2=70-48-40-2624-12-40072=-30336
∆3=70-26-48-264824-40-120=-62016
I11=∆1∆=-10252881408=-1,259 A
I22=∆2∆=-3033681408=-0,373 A
I33=∆3∆=-6201681408=-0,762 A
Величина тока во внешних ветвях равна контурным токам, величину токов во внутренних ветвях определим при помощи первого закона Кирхгофа
I3=-I11=1,259 A
I2=I22=-0,373 A
I5=I33=-0,762 A
I1=I2+I3=-0,373+1,259=0,886 A
I4=I2-I5=-0,373+0,762=0,389 A
I6=I3+I5=1,259-0,762=0,497 A
Вычислим токи во всех ветвях схемы методом узловых потенциалов
. Примем потенциал узла "а" равным нулю и определим потенциалы узлов b, c, d (Рис 3)