Елементи неразветвленной електричного кола з'єднані між собою послідовно о. Тому струм у всіх ділянках ланцюга один і той же. Розглянемо загальний випадок послідовного з'єднання джерел і приймачів електричної енергії, нехтуючи внутрішніми опорами джерел (малюнок 7).
Малюнок 7. Послідовне з'єднання елементів
Складемо рівняння за законом Кірхгофа для контуру електричного кола, довільно задавшись напрямком струму і напрямом обходу контуру (наприклад, за годинниковою стрілкою).
Виходячи з цього виразу, можна зобразити еквівалентну схему (рисунок 8а). Струм в цьому ланцюзі:.
Малюнок 8. Еквівалентні перетворення схеми
Якщо в результаті розрахунку значення струму виявляється негативним, це означає, що потрібно замінити довільно обраний напрям струму на протилежний зміст.
Якщо напрямок струму вибрано правильно, то джерела з ЕРС і виробляють електричну енергію, а джерело з ЕРС її споживає (два акумулятора розряджаються, а один заряджається).
Помноживши вираз на величину сили струму. отримаємо рівняння балансу потужності для даної ланцюга:
Сума потужностей джерел електричної енергії дорівнює сумі потужностей приймачів.
Струм в ланцюзі і баланс потужностей не зміниться, якщо зробити перестановку елементів. Замінивши три опору одним еквівалентним опором. отримаємо схему, зображену на малюнку 8б). Замінивши три джерела електричної енергії одним еквівалентним з ЕРС. отримаємо схему, зображену на малюнок 8в).
Розрахувати силу струму в ній можна по закону Ома:.
У схемі на малюнку 7 при переході від точки 1 до точки 2 потенціал підвищується на величину. При переході від точки 2 до точки 3 потенціал знижується на величину. При переході від точки 3 до точки 4 потенціал знижується на величину. Зміна потенціалів в електричному ланцюзі можна наочно зобразити графічно у вигляді потенційної діаграми (рисунок 9).
Малюнок 9. Потенційна діаграма схеми, зображеної на
Слід зазначити, що нахил ліній потенційної діаграми між точками 2-3, 4-5 і 6-1 однаковий, так як тангенс кута нахилу (за законом Ома для ділянки кола) не що інше, як сила струму I на ділянках цієї послідовної ланцюга.
1. Як складається рівняння по 2 закону Кірхгофа для неразветвленной ланцюга?
2. Як скласти баланс потужностей?
3. Що таке потенційна діаграма і як вона складається?
Генератор постійного струму, акумуляторна батарея і два резистора складають неразветвленную ланцюг (рисунок 10). = 120 В, = 1 Ом, = 72В, = 3 Ом, = 16 Ом, = 12 Ом.
Визначити струм в ланцюзі, скласти баланс потужностей і побудувати потенційну діаграму.
