Obliczanie obwodów metodą superpozycji.

Tok postępowania podczas obliczania obwodów metodą superpozycji:

1. Rozpatrywany obwód zastępujemy przez n obwodów takich, że w każdym z nich działa jedno źródło, rezystancje pozostają bez zmian.

2. Każdy z otrzymanych obwodów obliczamy niezależnie, stosując prawa Kirchhoffa lub metodę przekształceń.

3. Prąd płynący w dowolnej gałęzi obliczamy jako sumę algebraiczną prądów występujących w danej gałęzi w każdym z n obwodów składowych.

Ilustracja metody superpozycji

Połączenie rezystorów szeregowo, równolegle, w gwiazdę oraz trójkąt.

1. Połączenie szeregowe rezystorów.

2. Połączenie równoległe rezystorów.

3. Połączenie rezystorów w gwiazdę lub trójkąt.

Stany pracy źródeł energii elektrycznej.

1. Stany pracy źródła rzeczywistego:

a)stan obciążenia - stan pracy źródła przy dowolnej(różnej od 0 i ∞) wartości rezystancji R. 
W stanie obciążenia w układzie płynie prąd I a napięcie na zaciskach źródła wynosi U. Zgodnie z II prawem Kirchhoffa o bilansie napięć w oczku stan obciążenia opisujemy:

 

 

b) stan jałowy źródła - stan pracy źródła przy wartości rezystancji R=∞. W obwodzie nie płynie prąd a napięcie Uo jest równe napięciu źródłowemu.

 c) stan zwarcia źródła - stan pracy źródła przy wartości rezystancji R=0. W obwodzie płynie wówczas prąd zwarciowy Iz

 d) stan dopasowania źródła - stan pracy źródła, w którym z rzeczywistego źródła napięcia pobierana jest największa możliwa moc. Występuje wówczas gdy R=Rw.

 

Prawo Ohma i prawa Kirchhoffa.

1. Prawa obwodu elektrycznego:

a) prawo Ohma-napięcie jest wprost proporcjonalne do iloczynu natężenia prądu i rezystancji.

b) prawa Kirchhoffa:


-I prawo Kirchhoffa-dotyczy bilansu prądu w węźle obwodu elektrycznego prądu stałego tzn. dla każdego węzła obwodu elektrycznego prądu stałego suma algebraiczna prądów jest równa zeru.

 -II prawo Kirchhoffa- dotyczy dowolnego oczka prądu stałego gdzie suma algebraiczna napięć źródłowych jest równa sumie napięć odbiornikowych, jeżeli oczko nie zawiera napięć źródłowych wówczas zgodnie z zasadą bilansu napięć suma algebraiczna napięć jest równa zeru.

oczko obwodu elektrycznego

Elementy obwodu elektrycznego. Pojęcia podstawowe.

1. Obwód elektryczny tworzą elementy połączone ze sobą, że istnieje co najmniej jedna droga przepływu prądu. Przedstawieniem graficznym obwodu jest schemat pokazujący połączenie elementów za pomocą znormalizowanych graficznych symboli.

2. Obwód elektryczny składa się z:

-elementów źródłowych nazywanych też elementami aktywnymi(czynnymi),

-elementów odbiorczych nazywanych też elementami pasywnymi(biernymi).

3. Do elementów odbiorczych( pasywnych) zalicza się:

-rezystory,

-cewki i kondensatory,

-przetworniki energii elektrycznej np. silniki.

Do łączenia elementów na schemacie używa się przewodów łączących.

Symbole niektórych elementów obwodu elektrycznego

Rezystory i ich charakterystyka.

1. Rezystory są elementami pasywnymi(biernymi), które podczas przepływu prądu elektrycznego wydzielają energię cieplną.

2. Charakterystyki napięciowo-prądowe: graficzne przedstawienie zależności pomiędzy prądem a napięciem.

a) charakterystyka napięciowo-prądowa rezystora liniowego:

 b) charakterystyka napięciowo-prądowa rezystora nieliniowego:

3. Rezystancja statyczna rezystora nieliniowego jest to stosunek napięcia do prądu dla kolejnych wartości prądu:

m-współczynnik proporcjonalności zależy od przyjętej podziałki na osi napięcia i osi prądu

4. Rezystancja dynamiczna rezystora nieliniowego jest to stosunek przyrostu napięcia do odpowiadającego mu przyrostu prądu: 

m-współczynnik proporcjonalności zależy od przyjętej podziałki na osi napięcia i osi prądu

5. Warystor- rezystor o nieliniowej charakterystyce, gdzie wartość napięcia możemy opisać prądem. Warystory stosowane stosowane do stabilizacji napięcia i do ochrony urządzeń elektrycznych przed przepięciami.

Moc i energia prądu elektrycznego.

1. Jeżeli rozpatrzymy rezystor przez który płynie prąd I, występuje różnica potencjałów czyli napięcie U to podczas przepływu tego prądu przez przekrój poprzeczny rezystora w czasie t przemieści się ładunek:

 Energia zużytkowana na przemieszczenie się tego ładunku wydziela się na rezystorze(przewodniku) w postaci ciepła. Jednostką energii cieplnej jest dżul [J].
Zgodnie z prawem Joule'a Lenza:

2.Moc elektryczna-stosunek energii prądu elektrycznego do czasu oznaczony symbolem P.