PRM. Obwody elektryczne. - Romuald Kędzierski

Obwody
elektryczne
dr inż. Romuald Kędzierski
Przykłady urządzeń będących odbiornikami
energii elektrycznej.
 żarówka
 silnik elektryczny
 grzłka
 kondensator (podczas ładowania)
 akumulator (podczas ładowania)
Przykłady urządzeń będących źródłami
napięcia elektrycznego.
 ogniwo
 bateria
 prądnica
 kondensator (podczas rozładowania)
 akumulator (podczas pobierania z niego prądu)
Symbole podstawowych elementów obwodu
elektrycznego.
opornik (rezystor)
żarówka
kondensator
- +
źródło napięcia elektrycznego (ogniwo)
A
amperomierz
V
woltomierz
przewód
skrzyżowanie przewodów bez ich połączenia
połączenie przewodów
włącznik/wyłącznik
uziemienie
opornik o zmiennym oporze
bezpiecznik
źródło napięcia (ogólnie)
- +
...
M
bateria
silnik elektryczny
Pierwsze prawo Kirchhoffa.
Założenie:
w węźle obwodu (punkt A) zbiega się kilka przewodów, którymi płyną prądy
o pewnym stałym natężeniu.
Z prawa zachowanie ładunku elektrycznego
wynika, że:
A
Łączna wartość ładunku elektrycznego
wpływającego do węzła obwodu w pewnym
przedziale czasu musi być równa łącznej
wartości ładunku elektrycznego wypływającego
z tego węzła w tym samym przedziale czasu.
ładunek wpływający ładunek wypływający
Wniosek:
Suma natężeń prądów elektrycznych wpływających do węzła obwodu jest
równa sumie natężeń prądów elektrycznych wypływających z tego węzła
Siła elektromotoryczna (SEM) źródła napięcia,
spadek napięcia na oporze.
Założenie:
Siła elektromotoryczna jest różnicą potencjałów wytwarzaną przez źródło prądu,
czyli urządzenie przetwarzające energię (chemiczną, mechaniczną, ...) na energię
elektryczną. Jej wartość jest określona jako stosunek pracy W wykonanej przez
źródło napięcia podczas przepływu w obwodzie ładunku elektrycznego q, do
wartości tego ładunku.
- +
spadek napięcia na oporze wewnętrznym
spadek napięcia na odbiorniku energii elektrycznej
Zatem:
Stąd:
Wniosek:
Suma spadków napięć na wszystkich elementach obwodu elektrycznego
(posiadających niezerowy opór elektryczny) i siły elektromotorycznej
źródła napięcia jest równa zeru.
Uwaga:
Powyższe równanie można uogólnić na dowolny zamknięty obwód elektryczny (oczko
obwodu rozgałęzionego), zawierający dowolną liczbę elementów posiadających
niezerowy opór elektryczny i dowolną liczbę źródeł napięć elektrycznych.
Suma spadków napięć na wszystkich elementach oczka obwodu
elektrycznego (posiadających niezerowy opór elektryczny) i suma sił
elektromotorycznych źródeł napięcia jest równa zeru.
Drugie prawo Kirchhoffa