Презентация по электротехнике "Потенциальная диаграмма"

Потенциальная диаграмма ЭЦ

Виноградова С.П .

Исследование электрической цепи, изучение режимов ее работы значительно упрощается если ввести понятие о потенциале.

Потенциал какой-либо точки электрической цепи равен напряжению между этой точкой и точкой цепи, потенциал которой принимают равным нулю, например соединенным с землей.

Потенциальная диаграмма - это график изменения потенциала при обходе цепи, построенный в прямоугольной системе координат , на которой по оси абсцисс откладывается сопротивление участков, а по оси ординат потенциалы соответствующих точек.

Потенциальная диаграмма   -  графическое изображение изменения электрического потенциала в электрической цепи в зависимости от сопротивлений участков этой цепи.

Правила расчета потенциалов :

• потенциал одной точки полагают равным нулю, т.е считают эту точку электрически соединенной с землей,
• потенциалы других точек определяют относительно заземленной точки,
• при определении потенциалов точек цепи пользуются уравнениями:

U = φ 1 – φ 2 = I·R – на участке без источника – ток в цепи, обладающей только R (пассивная ветвь) всегда направлен от точки с более высоким потенциалом к точке с меньшим потенциалом,

U = φ 1 – φ 2 = Е ± I·Rвт – на участке с источником (активная ветвь)

(источник работает в режиме потребителя «+»; источник работает в режиме генератора «-»).

• выбрать направление тока,
• выбрать направление обхода контура,
• определить режимы работы источников,
• рассчитать значение тока в цепи,

I =

• рассчитать потенциалы точек,
• построить потенциальную диаграмму.

Е 3 , ток будет направлен по часовой стрелке. I =   " width="640"

Пример : Е 1 = 5В, Е 2 = 20В, Е 3 = 15В, R 01 = 2 Oм, R 02 = 0, R 03 = 3 Oм, R 1 =20 Ом, R 2 =35 Ом, R 3 =15 Ом, R 4 = 25 Ом.

• Так как Е 1 и Е 2 направлены согласно и Е 1 + Е 2 Е 3 , ток будет направлен по часовой стрелке.

I =

I = = 0,1 А

Произвольно выбрать направление обхода контура, совпадающее с током, и определить потенциалы точек.

• φ 1 = 0
• φ 2 = φ 1 – IR 1
• φ 3 = φ 2 + E 1 – IR 01
• φ 4 = φ 3 – IR 2
• φ 5 = φ 4 + E 2 – IR 02
• φ 6 = φ 5 – IR 3
• φ 7 = φ 6 – E 3 – IR 03
• φ 1 = φ 7 – IR 4

• φ 1 = 0, так как точка 1 заземлена
• φ 2 = φ 1 – IR 1 = 0 – 0,1∙20 = - 2 В
• φ 3 = φ 2 + E 1 – IR 01 = - 2 + 5 - 0,1∙2 = 2,8 В
• φ 4 = φ 3 – IR 2 = 2,8 – 0,1∙35 = - 0,7 В
• φ 5 = φ 4 + E 2 – IR 02 = - 0,7 + 20 – 0,1∙0 = 19,3 В
• φ 6 = φ 5 – IR 3 = 19,3 – 0,1∙15 = 17,8 В
• φ 7 = φ 6 – E 3 – IR 03 = 17,8 – 15 – 0,1∙3 = 2,5 В
• φ 1 = φ 7 – IR 4 = 2,5 – 0,1∙25 = 0

Проверка

• Первый и второй источники являются генераторами, так как направление их ЭДС Е 1 и Е 2 совпадают с направлением тока в цепи, поэтому мощности этих источников Р и1 и Р и2 записываются со знаком «плюс».
• Третий источник является потребителем, так как направление его ЭДС Е 3 и направление тока в цепи противоположны, поэтому мощность источника Р и3 записывается со знаком «минус».

E 1 I + E 2 I - E 3 I = I 2 R 1 + I 2 R 2 + I 2 R 3 + I 2 R 4 + I 2 R 01 + I 2 R 02 + I 2 R 03

5∙0,1+20∙0, 1-15∙0,1 = 0,1 2 ∙20+0,1 2 ∙35+0,1 2 ∙15+0,1 2 ∙25+0,1 2 ∙ 2 + 0,1 2 ∙0 + 0,1 2 ∙ 3

1 Вт =1Вт

Построение потенциальной диаграммы :

• по оси абсцисс откладывают сопротивления участков в последовательности их обхода,
• по оси ординат- значения потенциалов,
• выше оси абсцисс откладывают положительные потенциалы, ниже- отрицательные,
• потенциальная диаграмма для всех сопротивлений имеет вид наклонной прямой, а для источников ЭДС – вид вертикальной прямой.

φ 1

φ 2

0

-2

φ 3

φ 4

2,8

φ 5

-0,7

φ 6

19,3

17,8

φ 7

2,5