Естественные науки

Кто может расчитать електрическую цепь?

помогите решить сложную эл. цепо по 1 и 2 му закону кергофа и методу контурных токов. . е1=140в. е2=100в. r01=2om. r02=2om. r1=20om. r2=14om/ r3=14om.
Я понимаю, что тебе дана задача на применение метода контурных токов, вытекающего из 1-го закона Кирхгофа.

Но это устаревший метод, и я его принципиально тебе не советую: при чуть более сложной цепи, а эта элементарная, он неоднозначен и вести расчеты (кстати, «рассчитывать» пишется с двумя «с» ) на компьютере — головная боль.

Можно применять метод узловых потенциалов: только так и работают последних лет 30. Он основан на 2-м законе Кирхгофа. Прочитаешь оба сам.

Но здесь, выходя на применение метода узловых потенциалов, мы получим матрицу первого порядка (т. е. число) , что и будет решением. Поехали.

Для метода узловых потенциалов надо все источники напряжения заменить генераторами тока. Вот и скажешь преподавателю, что ты провел эквивалентное замещение цепи, а методом контурных токов тебе запретили заниматься расчетчики — те, кто постоянно считает цепи.

Преобразуем левый источник эдс 140 В и внутренним сопротивлением R1 = 20 Ом в генератор тока. При к. з. он даст 7 А, а на 20 Омах 140 В. Следовательно, имеется генератор тока 7 А с параллельно ему включенным сопротивлением 20 Ом. Пока отметим, что эти 20 Ом не есть R1, хотя равен ему.

Точно так же преобразуем эквивалентно правый источник. Получаем: I = 100/14 А, резистор 14 Ом.

Теперь все 5 элементов соединена параллельно: два источника с суммарным током 7 + 100/14 А и три параллельно соединенных резистора 20, 14 и 14 Ом (первый и третий мы нашли, второй дан) . Определяем падение напряжения на них, вызываемое током 7 + 100/14 = 14 + 1/7 А = 99/7 А:

U = I * Ro = (99/7) * 20 || 7 (два по 14 Ом параллельно дают 7 Ом и к нему еще 20 Ом параллельно) =
= (99/7) * 20 * 7 / (20 + 7) = (99/7) * 140 / 27 = 99*140 / (7 * 27) = 11 * 20 / 3 = 220 / 3.

Ответ получился кривой: скорее всего надо еще учесть не упомянутые тобой внутренние сопротивления источников r01 и r02. Делаем это молниеносно: 20 Ом заменяем на 22, 14 Ом — на 16 (просто добавили последовательные внутренние сопротивления, тогда:

I1 = 140/22; I2 = 100 / 16, Io = 140 / 22 + 100 / 16 = 6 + 4/11 + 6 + 1/4 = 12 + 27/44

Теперь резисторы стали такими: 22, 14, 16 Ом. Их проводимость равна 1/22 + 1/14 + 1/16, считаем:

221 / 1232, а сопротивление 1232 / 221. Так и оставим. Считаем ответ:

U = I * Ro = (555/44) * 1232/221 = 683760/9724 = 70,31674 В.

Тоже не очень красивый ответ. Но точный. Для проверки даю обозначенные на фото токи i1, i2:

i1 = 3,167420814 А, i2 = 1,85520362 А, их сумма = 5,022624434 А, это ток создает на R3 = 14 Ом падение напряжения 70,31674 В, что совпадает с расчетом.

И все-таки, странный кривой ответ. Думаю, надо проверить R01 и R02: они оба по 2 Ом, и здесь, мне представляется, кроется ошибка исходных данных. Так что уточни и все повтори заново, если я прав.
Мак Син Егорин
Мак Син Егорин
87 472
Лучший ответ
Я бы рассчитал по следующему плану. 1) Расчёт, при наличии Е1. 2) Расчёт, при наличии Е2. 3) Расчёт окончательного результата, методом наложения промежуточных результатов. А дальше - простые вычисления, по плану.
Даниил Семенов
Даниил Семенов
44 153