Рассчитать цепь методом непосредственного применения законов Кирхгофа и методом контурных токов. Составить и решить уравнение баланса мощностей.
Дано: R1=15 Ом; R2=21 Ом; R3=8 Ом; R4=27 Ом; R5=10 Ом; R6=11 Ом; R7=43 Ом; R8=41 Ом; R9=26 Ом; E1=30 В; E5=40 В; E7=16 В; E9=18 В.
Решение
Проведем расчет методом применения законов Кирхгофа.
Число ветвей p=7; число узлов q=4, число независимых контуров s=p-q-1=7-4-1=4.
Произвольно задаются направления вычислений токов ветвей I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7.
Обозначаем узлы, записываем q-1=3 уравнения по 1 ЗК:
узел 1: -I1-I3+I4+I6=0
узел 2: I2-I6+I7=0
узел 3: I1+I3-I5=0
Выбираем независимые контуры и задаем направление обхода в них, записываем s=4 уравнения по 2 ЗК:
контур I: I1R1+R2-I3R3=E1
контур II: I3R3+I4R4+I5R5=E5
контур III: -I4R4+I6R6+I7R7=E7
контур IV: I2R8+R9-I7R7=-E7+E9
Объединяем уравнения, записанные по 1 ЗК и 2 ЗК в систему:
-I1-I3+I4+I6=0I2-I6+I7=0I1+I3-I5=0I1R1+R2-I3R3=E1I3R3+I4R4+I5R5=E5-I4R4+I6R6+I7R7=E7I2R8+R9-I7R7=-E7+E9
Подставляем в полученную систему исходные данные:
-I1-I3+I4+I6=0I2-I6+I7=0I1+I3-I5=0I115+21-8I3=308I3+27I4+10I5=40-27I4+11I6+43I7=16I241+26-43I7=-16+18
Записываем полученную систему уравнений в матричной форме:
-10-1101001000-111010-100360-80000008271000000-27011430670000-43×I1I2I3I4I5I6I7=0003040162
Решаем систему уравнений и получаем значения токов во всех ветвях цепи:
I1=0,978 А
I2=0,389 А
I3=0,653 А
I4=0,684 А
I5=1,631 А
I6=0,948 А
I7=0,559 А
Проведем расчет методом контурных токов.
Число ветвей p=7; число узлов q=4, число независимых контуров s=p-q-1=4.
Задаем фиктивные контурные токи, циркулирующие по всем ветвям контуров J1к, J2к, J3к, J4к