В цепи, изображенной на рис. 3.8, найти токи в каждой ветви и разность потенциалов между точками А и B, если ЭДС источников тока равны: E1 = 4 В, E 2 = 3 В, E 3 = 3 В и сопротивления r1 = 2 0м, r2=4 0м, r3= 3 Ом. Внутренними сопротивлениями источников тока пренебречь.
Дано:
E1 =4 В
E2 =3 В
E3 =3 В
r1 = 2 Ом
r2 = 4 Ом
r3 = 3 Ом
Представим соединение элементов на схеме:
I1 – ?
I2 – ?
I3 – ?
UAB –?
Решение
По первому правилу Кирхгофа алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю. Для узла A:
I1-I2-I3=0.
По второму правилу Кирхгофа, алгебраическая сумма падений напряжений на отдельных участках любого замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре.
Используем 2 правило Кирхгофа для контура ABcd:
I1r1+I2r2=E1+E2.
Используем 2 правило Кирхгофа для контура cdef:
I1r1+I3r3=E1-E3.
Получили систему трех уравнений относительно токов:
I1-I2-I3=0I1r1+I2r2=E1+E2I1r1+I3r3=E1-E3;
Умножим второе уравнение на r3, а третье на r2:
I1=I2+I3I1r1r3+I2r2r3=E1r3+E2r3I1r1r2+I3r3r2=E1r2-E3r2;
Сложим второе уравнение и третье уравнения:
I1=I2+I3I1r1r2+r3+I2+I3r2r3=E1r2+r3+E2r3-E3r2;
I1r1r2+r3+I1r2r3=E1r2+r3+E2r3-E3r2
I1=E1r2+r3+E2r3-E3r2r1r2+r3+r2r3;
I1=44+3+33-3424+3+43=2526=0,962 А.
Из 2 уравнения системы найдем:
I2=E1+E2-I1r1r2;
I2=4+3-0,96224=1,27 А.
Из 1 уравнения системы найдем:
I3=I1-I2;
I3=0,962-1,27=-0,308 А.
Знак (–) указывает, что ток течет в направлении, обратном указанному на рисунке.
Запишем закон Ома для неоднородного участка цепи, образованного первой ветвью:
I1r1=B-A+E1.
Здесь B и A – потенциалы соответствующих точек