Выполнить расчет электрической схемы (рис. 1.1) методом контурных токов. Построить потенциальную диаграмму одного из контуров. Составить баланс мощностей.
Дано: E1=12 В; E2=6 В; E3=6 В; R1=2 Ом; R2=1 Ом; R3=1 Ом; R4=3 Ом; R5=12 Ом; R6=5 Ом; R7=7 Ом; R8=8 Ом.
Рисунок 1.1 – Схема электрическая принципиальная
Решение
Рассчитаем токи используя метод контурных токов (МКТ).
Определим собственные сопротивления трех контуров, взаимные сопротивления контура, а также алгебраические суммы ЭДС контуров:
R11=R1+R4+R8+R6=2+3+8+5=18 Ом
R22=R8+R5+R2+R7=8+12+1+7=28 Ом
R33=R6+R7+R3=5+7+1=13 Ом
Определяем общие сопротивления контуров:
R12=R21=R8=8 Ом
R13=R31=R6=5 Ом
R23=R32=R7=7 Ом
Определяем алгебраические суммы ЭДС контуров:
E11=E1=12 В
E22=-E2=-6 В
E33=-E3=-6 В
Составим расчетные уравнения для контуров данной электрической цепи:I11R11-I22R12-I33R13=E11-I11R21+I22R22-I33R23=E22-I11R31-I22R32+I33R33=E33
Подставим найденные ранее значения в систему уравнений:
18I11-8I22-5I33=12-8I11+28I22-7I33=-6-5I11-7I22+13I33=-6
Найдем контурные токи методом Крамера:
Δ=18-8-5-828-7-5-713=18∙28∙13-8∙-7∙-5-5∙-8∙-7--5∙28∙-5-18∙-7∙-7--8∙-8∙13=3578
Δ1=12-8-5-628-7-6-713=12∙28∙13-6∙-7∙-5-6∙-8∙-7--6∙28∙-5-12∙-7∙-7--6∙-8∙13=1770
Δ2=1812-5-8-6-7-5-613=18∙-6∙13-8∙-6∙-5-5∙12∙-7--5∙-6∙-5-18∙-6∙-7--8∙12∙13=-582
Δ3=18-812-828-6-5-7-6=18∙28∙-6-8∙-7∙12-5∙-8∙-6--5∙28∙12-18∙-7∙-6--8∙-8∙-6=-1284
По формулам Крамера определяем контурные токи:
I11=Δ1Δ=17703578=0,495 А
I22=Δ2Δ=-5823578=-0,163 А
I33=Δ3Δ=-12843578=-0,359 А
Определим фактические токи в ветвях цепи:
I1=I11=0,495 А
I2=-I22=--0,163=0,163 А
I3=-I33=--0,359=0,359 А
I6=I11-I33=0,495--0,359=0,854 А
I7=I22-I33=-0,163--0,359=0,196 А
I8=I11-I22=0,495--0,163=0,657 А
Для проверки правильности расчетов составим баланс мощности:
ΣI2R=ΣEI
I12R1+R4+I22R2+R5+I32R3+I62R6+I72R7+I82R8=E1I1+E2I2+E3I3
0,4952∙2+3+0,1632∙1+12+0,3592∙1+0,8542∙5+0,1962∙7+0,6572∙8=12∙0,495+6∙0,163+6∙0,359
9,065 Вт=9,065 Вт
Погрешность вычислений:
γ0=ΣEI-ΣI2RΣEI∙100%
γ0=9,065-9,0659,065∙100%=0
Построим потенциальную диаграмму (рис