compus mixt și circuite complexe

compus amestecat destul de comună în circuitele electrice. reprezentând o combinație de conexiuni seriale și paralele. Să luăm, de exemplu, trei dispozitive, atunci există două posibilități compuse mixte. Într-un caz, cele două unități sunt conectate în paralel și conectate în serie la acesta un al treilea (Fig. 1a).

Un astfel de lanț are două porțiuni conectate în serie, din care una este o conexiune paralelă. Printr-un alt desen, două dispozitive conectate în serie și în paralel conectat la acesta un al treilea (Fig. 1b). Acest circuit trebuie considerat ca o conexiune paralelă, în care un picior este ea însăși o conexiune serială.

Atunci când mai multe dispozitive pot fi diferite, scheme mai complexe mixte compuse. Uneori există lanțuri mai complexe ale mai multor surse de EMF.

Fig. 1. rezistori combinate mixte

Există diferite metode de calcul a lanțurilor complexe. Cele mai frecvente dintre ele este aplicarea celei de a doua lege a Kirchhoff. În termenii cei mai generali, această lege prevede că, în orice circuit închis este egală cu suma algebrică a forței electromotoare cu suma algebrică a căderii de tensiune.

Este necesar să se ia suma algebrică deoarece EMF acționează unii față de alții, iar căderea de tensiune de curenți au semne îndreptate în sens opus opuse.

La calcularea lanțului complex, în majoritatea cazurilor, acestea sunt cunoscute de rezistență la secțiuni de circuit individuale și surselor CEM incluse. Pentru a găsi curenții ar trebui să fie în conformitate cu a doua lege a Kirchhoff pentru a crea bucle închise ale ecuației, în care curenții sunt cantități necunoscute. Aceste ecuații trebuie să fie adăugate la ecuația punctelor de ramificare, a făcut prima lege a lui Kirchhoff. Rezolvarea acestui sistem de ecuații care definesc curenții. Desigur, pentru mai multe circuite complexe, această metodă devine destul de greoaie, deoarece trebuie să rezolve un sistem de ecuații cu un număr mare de necunoscute.

Aplicarea legii a doua a lui Kirchhoff poate fi ilustrată printr-un exemplu simplu.

Exemplul 1 este dat circuit electric (Fig. 2). Sursele EMF sunt E1 = 10 și E2 = 4, iar r1 rezistența internă = 2 și r2 = Ohm 1 Ohm respectiv. Sursele EMF acționează față. rezistența de sarcină R = 12 ohmi. Găsiți curentul I în circuit.

Fig. 2. Circuitul electric cu două surse incluse unul către altul

Decizie. Deoarece, în acest caz, există o singură buclă închisă, atunci vom forma o singură ecuație: E 1 - E 2 = IR + Ir 1 + Ir 2.

În partea stângă avem suma algebrică a EMF, iar partea dreapta - suma căderea de tensiune produsă de curent I în toate secțiunile conectate în serie R, r1 și r 2.

În caz contrar, ecuația poate fi scrisă în această formă:

E1 - E2 = I (R = R1 + R2)

sau I = (E1 - E2) / (R + r1 + r2)

Substituind valori numerice, obținem: I = (10 - 4) / (12 + 2 + 1) = 6/15 = 0,4 A.

Această sarcină, desigur, ar putea fi rezolvate pe baza legii lui Ohm pentru întregul lanț. ținând cont de faptul că, atunci când cele două surse ale CEM față de celălalt, care acționează forța electromotoare egală cu diferența E 1 - E 2, rezistența totală a circuitului este suma rezistențelor tuturor dispozitivelor incluse.

Exemplul 2. O schemă mai complicată este prezentată în Fig. 3.

Fig. 3. Funcționarea în paralel a surselor având diferite EMF

La prima vedere, se pare destul de simplu. Două surse (de exemplu, luate generator de curent continuu și baterie) sunt conectate în paralel și conectate la acestea lumină. CEM și surse de rezistență internă, respectiv: E1 = 12 și E2 = 9, r1 = 0,3 ohmi, r2 = 1 ohm. R = Rezistența becului 3 ohmi este necesară pentru a găsi I1 curenții. I2. U I și sursele terminale de tensiune.

Deoarece EMF E 1 este mai mare decât E2, în acest caz, generatorul E 1. în mod evident încarcă simultan bateria și alimentează becul. Noi formează ecuația de-a doua lege a Kirchhoff.

Pentru bucla constând din două surse E1 - E2 = I1rl = I2r2.

Ecuația pentru circuitul constând dintr-un generator și un bec E1 este de forma E1 = I1rl + I2r2.

Și, în sfârșit, în circuit, care include o baterie și un bec, curenții sunt îndreptate unul către celălalt și, prin urmare, E2 = IR pentru el - I2r2. Aceste trei ecuații sunt suficiente pentru a determina curenții, deoarece doar două dintre ele sunt independente, iar al treilea poate fi obținut din celelalte două. Prin urmare, este necesar să se ia oricare două dintre aceste ecuații, și ca al treilea a scrie ecuația primei legi a lui Kirchhoff: I1 = I2 + I.

Înlocuind în ecuațiile și valorile numerice ale decide-le împreună, obținem: I1 = 5 A, I 2 = 1,5 A, I = 3,5 A, U = 10,5 V.

Tensiunea la bornele generatorului la 1,5 V este mai mică decât emf sale, deoarece un curent de 5 A, creează o cădere de tensiune egală cu 1,5 V, pe r1 rezistență internă = 0,3 ohmi. Dar tensiunea la bornele bateriei peste forța de electromotoare de 1,5 V, deoarece bateria se încarcă curent de 1,5 A. Acest curent generează pe rezistența internă a bateriei (r2 = 1 Ohm) o cădere de tensiune egală cu 1,5 V, aceasta și se adaugă la EMF.

Noi nu ar trebui să credem că tensiunea U va fi întotdeauna media aritmetică a E 1 și E 2, așa cum sa dovedit, în acest caz particular. Se poate spune doar că, în orice caz, U trebuie să fie între E1 și E2.