Цепь постоянного тока состоит из нескольких резисторов, соединенных смешанно.
Номер рисунка (схема см. приложение), величины сопротивлений резисторов и тока приведены в таблице 1. Индекс тока совпадает с индексом резистора, по которому проходит этот ток. Начертить схему цепи, показать направление токов во всех ветвях цепи.
Определить эквивалентное сопротивление цепи, ЭДС, ток в каждом резисторе, а также потенциал точки А.
Дано: I5=8 А; R0=1 Ом; R1=20 Ом; R2=6 Ом; R3=4 Ом; R4=10 Ом; R5=0,8 Ом.
Решение
Укажем направление токов в ветвях, обозначив их соответственно резисторам.
Определим, эквивалентное сопротивление всей цепи методом постепенного «свертывания» схемы.
Резисторы R3 и R4 соединены последовательно, поэтому:
R34=R3+R4=4+10=14 Ом
Заменим R3 и R4 одним эквивалентным R34, схема примет вид:
По схеме видно, что R2 и R34 соединены параллельно, потому их эквивалентное сопротивление равно:
R234=R2∙R34R2+R34=6∙146+14=4,2 Ом
Заменив резисторы R2 и R34 эквивалентным R234, получим схему:
Сопротивления R234 и R5, соединены последовательно
. Их можно заменить эквивалентным:
R2-5=R234+R5=4,2+0,8=5 Ом
Заменим сопротивления R234 и R5 одним эквивалентным R2-5, схема примет вид:
По схеме видно, что R1 и R2-5 соединены параллельно, потому их эквивалентное сопротивление равно:
Rэкв=R1∙R2-5R1+R2-5=20∙520+5=4 Ом
Заменив резисторы R1 и R2-5 эквивалентным Rэкв, получим схему:
Опередим падение напряжения на резисторе R1:
U1=I5∙R2-5=8∙5=40 В
Ток всей цепи, проходящий от источника до первой точки разветвления, находим по закону Ома:
I=U1Rэкв=404=10 А
ЭДС источника находим по закону Ома для всей цепи:
E=I∙Rэкв+R0=10∙4+1=50 В
Определим ток в ветви с R1 по закону Ома для участка цепи:
I1=U1R1=4020=2 А
Опередим падение напряжения на параллельных ветвях с резисторами R2 и R3, R4:
U234=I5∙R234=8∙4,2=33,6 В
Зная это напряжение определим токи в ветвях по закону Ома для участка цепи:
I2=U234R2=33,620=5,6 А
I34=U234R34=33,620=2,4 А
Потенциал точки А относительно земли находится как напряжение между точкой А и заземленной точкой