Как известно из курса физики, носителями зарядов в металлах являются свободные электроны, а в жидкостях -ионы. Упорядоченное движение носшелей зарядов в проводниках вызывается электрическим полем, созданным в них источниками электрической энергии. Источники электрической энергии преобразуют химическую, механическую и другие виды энергии в электрическую. Источник электрической энергии характеризуется величиной и направлением э. д. с. и величиной внутреннего сопротивления.

Постоянный ток принято обозначать буквой /, э. д. с. источника-Г, сопротивление-и проводимость-g, В Международной снстале ед1[ниц (СИ) ток измеряют в амперах (А), э. д. с-в вольтах (В), сопротивление - в омах (Ом) и проводимость - в сименсах (См).

ИзЬбражение электрической цепи с помощью условных знаков HasHBaKJT элекгпр1шскМ схешй (рис. 1.1, о).

Зависимость тока, протекающего по сопротивлению, от напряжения на этом соиротналении принято называть вольт-амперной харак-тершшш (по оси абсцисс на графике обычно откладывают напряжение, а по оси ординат-ток).

Сопрогавлеяия, вольт-амперные характеристики которых являются прямыми линиями (рис. 1.1, б), называют тнейтш сопротивлениями, а электрические цепи только с линейными сопротивлениями - линейными этстрическими iruutu.

СопротнБления, вольт-амперные хара не являются прямыми линиями (рис.

I (в. а. X.) которых

, в), т, е. они келинейны, называют нелинейными сопротиелениями, а электрические цепи с нелинейными сопротивяшияшг-нелинейными электрическими цепями.

§ 1.2. Источник э. д. с. и источник тока. Источник атектрической энергии имеет э. д. с. Е к внутреннее сопротивлоше Если через него лод действием э. д. с Г протекает ток /, то напряжение на его зажимах VE - tR при увеличении / уменьшается. Зависимосп.

напряжении V иа зажимах реального источника от тока / изображена на рис. 1.S, а.

Обозначим /И(/ -масштаб по оси U, /и/ -масштаб по оси /. Тогда для произвольной точки на характеристике рис. 1.2, й:

аЬгпи--№ ; bcrrti = /; tg а = аЬ/Ьс=Rmt/mu.

Следовательно, tga пропорционален R. Рассмотрим два крайних случая.

1. Если у некоторого источника внутреннее ссяротавление Rg - O, то вольт-амперная характеристика его будет в виде прямой (рис 1.2,6). Такой характериспкой обладает идеализированный источник питания, называемый источником э. д. с.

Следовательно, источник э. д. с. представлнет собой такой идеализированный источник питания, напряжение на зажимах которого постоянно (пе зависит от тока I) и равно э. д. с. Е, а внутреннее сопротивлетие раыю вулю.

2. Если у некоторого источника беспредельно увеличивать э. д. с. Е и внутреннее сопротивление /? то точка с (рис. 1.2. а) отодвн-

гается по оси абсцисс в бесконечность, а угол а стремится к 90 (рис. 1.2. в). Такой источник питания называют источником тока.

Следовательно, источник тока представляет собой идеализированный источник питания, который создает ток /~fi,> ие зависящий от сопршивления нагрузки, к которой он присоединен, а его э. д. с. Е,. и внутреннее сопротивление R равны бесконечности. Отношение двух бесконечно больших величин E JR равно конечной величине - току Ik источника тока.

Прн расчете и анализе электрических цепей реальный источник электрической энергии с конечным значением заменяют расчетным эквивалентом. В качестве эквивалента может бьеть взят;

1) источник э. д. с. Е с последовательно включенным сопротивлением раы1ым внутреннему сопротивлению реального источника (рис. ].3, о; стрелка в кружке ууазыват цап поташиала внутри т1П чк д

г) псточник тока с током h = E/Rg и параллельно с ним включенным сопротивлением R (рис. 1.3, б; стрелка в кружке указывает положительное направление тока источника тока).

Ток в нагрузке (в сопротивлении R) для схем рис 1.3, о, б одинаков и равен / = E/{R+ /?в).

т. е, равен току для схемы рис. 1.1, с. Для схемы рис. 1.3, этосле-дует из того, что прн последова1 льном соединении сопротивления R и R складываются. В схеме рис. 1.3,6 ток h = E/R распределяется обратно пропорционально сопротивлениям R а R двух параллельных ветвей. Ток в нафузке R

Рис. 1.3

/ = / Е Е

Каким из двух расчетных жвивалентов Пользоваться, совершенно безразлично. В дальнейшем исяользуется восновном первый эквивалент. Обратим внимание на следующее:

1) источник э. д. с. и источник тока -это цдеализированные источники, физически ос>ществтъ которые, строго говоря, иетозможно;

2); схема рис. 1.3, б эквивалентна схеме рис. 1.3, а в отношении энергии, вьцапяющепся в сопрогивленви нагрузки R, н не эквивалентна efi в отношении энергии, выделяющейся во внутреннем сопротивлении источника питания;

3) идеальный источник э. д. с. нельзя заменить идеальным нсгоч-ником тока.

Пример 1а. В схеме рис. 1.3, б источник тока дает ток /к = 50А. Шунтирующее его сопротивление R=2 Ом. Найти э. д. с. эквивй-лентнош источника э. д. с. в схеме рис. 1.3, а.

Решение. Э. д. с. Е1, = Ю0 В. Следовательно, параметры жвиваленгаой схемы рис. 1.3, а таковы: Г=100 В и R,-=-2 Ом.

Рнс. 1.4

§ 1.3. Неразветвленные и разветвленные алектрнчесхие цепи. Эпектричесхне цепи подразделяют на неразветаленные и разветвленные. На рис. 1.1, о представлена схема простейшей неразветвленной цепи. Во всех элементах ее течет один и тот же ток. Простейшая разветвленная цепь изображена иа рнс. 1.4, а; в ней имеются три ветви и два узла. В каждой ветви течет свой ток. Ветвь можно определить как участок цепи, образованный последовательно соединенными элементами (через которые течет одинаковый ток) и заключенный менаду двумя узлами. В свою очередь узел есть точка цепи, в которой сходятся не ыен№ трех ветвей. Если в месте псресечегщя двух линий на электрической схеме поставлена точка (рис. 1.4, б), то в этом месте есть электрическое соединение двух линий, в противном случае (рис. 1.4, в) его нет. Узел, в котором (жггся две ветви, одна из которых является продолжением другЯгвьшают устранимым узлом.

§ 1.4. Напряжение на участке цепи. Под напряжением на некотором участке электрической цепи понимают разйость потенциалов меяеду крайними точками этого участка.

На рис. 1.5 изображен участок цепи, крайние точка которого обозначены буквами а к Ь. Пусть ток / течет от точки а к точке b ipr более высокого потенциала к более низкому). Следовательно, потенциал точки о(фп) выше потенциала точки -liti, Ь (фб) на выичиву, равную произведению тока / на / ,-у , сопротивление Я:

Ч<.= <Рб + / .

Рис. 1.5 g соответствии с определением напряжение между точками о и 6

Следовательно, Vb = tR, т. с напряжение на сопротивлении равно произведению тока, протекающего по сопротивлению, иа ветачниу этого сопротивления.

В электротехнике разность потенциалов иа концах сопротивления - принято называть либо налряшнием на сопрстшелении, либо падением напряжения, В дальненшея разность потенциалов на концах сшротнвления, т. е. произведенве №, будем именовать падением напряжения.

Положительное направление падения напряжения на каком-либо участке (направление отсчета этого напряжения), ук;

рисунках стрелкой, совпадает с положительным нап] тока, прогекакяКЕго по данжшу сопротивлению,

В cBt o очередь воложктелъвое направление отсяета тока / (ток-это скадло алгебраического характера) совпадает с положительным нвпрввленнем иопшли к поперечному сечению проводника при вычислении тска по формуле l=\§ds,

где S-плотность тока м ds-:

при вычислении тска 1

площади поперечного сечения (подробнее

. Рассчотрим вопрос о напряжении на участке цепи, содержащая ие только сопролтление. но и э. д. с

На рис. 1.6, я, 6 показаны участки некоторых цепей, по когсым протекает ток /. Найдем разность потенциалов (напряжение) между точками о и с для этих участков. По определению,

fc. = 4Jff V. (I.I)

Выразим потенциал точки о через потенциал точки с. При перемещении от точки с к точке Ь встречно направлению э. д. с. £ (рис. 1.6, о) пстенщгал точки Ь оказывается ниже (меньше), чем потенциал точки с, на велнчиву э. д. с. £:

при пер )ещении от точки с к точке Ь согласно направлению э. д. с. .£ (рис. 1,6, б) потенциал точки Ь оказывается выше (больше), чем потенциал точки с, на величину э. д. с. Е:

Так как ток течет от более высокого потенциала к более низкому, в обеих схемах рис. 1.6 потенциал точки а выше потенциала точки Ь на величину падения напряжения на сопротивлении R: Ч> = Ч>1, + №.

Таким образом, для рис. 1.6, а

н для рис. 1.6, б или

Чв = Фс +

(1.2а)

{1.26>

Положительное направление напряжения показывают стрелкой от я к с. Согласно определЕпшо напряжения,. t/ i=4c- <.-