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Ãëàâà 2. Ïîñòîÿííûé ýëåêòðè÷åñêèé òîê § 2.18. Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷ (îêîí÷àíèå)Çàäà÷à 6Íàéäèòå ñèëû òîêîâ â êàæäîé âåòâè ýëåêòðè÷åñêîé öåïè, ñõåìà êîòîðîé ïîêàçàíà íà ðèñóíêå 2.65. Ðåøåíèå. Çàäàäèì ïðîèçâîëüíî íàïðàâëåíèÿ òîêîâ (ñì. ðèñ. 2.65). Ïðèìåíèì ïåðâîå ïðàâèëî Êèðõãîôà äëÿ óçëîâ b, h è f (äëÿ óïðîùåíèÿ çàïèñåé ìîäóëè ñèë òîêîâ îáîçíà÷èì áóêâàìè I1, I2, I3 è ò. ä.):
Òåïåðü ïðèìåíèì âòîðîå ïðàâèëî Êèðõãîôà äëÿ êîíòóðîâ. Âûáåðåì ïðîèçâîëüíî íàïðàâëåíèå îáõîäà êîíòóðîâ: êîíòóðà abƒg — ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå; êîíòóðà bcdh — ïðîòèâ ÷àñîâîé ñòðåëêè è êîíòóðà hdeƒ — ïî ÷àñîâîé ñòðåëêå (è çäåñü äëÿ óïðîùåíèÿ çàïèñåé ìîäóëè ÝÄÑ èñòî÷íèêîâ îáîçíà÷èì áóêâàìè
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = R, ïîëó÷èì â èòîãå ñëåäóþùóþ ñèñòåìó óðàâíåíèé:
Ðåøåíèå òàêîé ñèñòåìû óðàâíåíèé òðåáóåò òåðïåíèÿ è âíèìàòåëüíîñòè. Ðåøèì ýòó ñèñòåìó ïîñëåäîâàòåëüíûì èñêëþ÷åíèåì íåèçâåñòíûõ âåëè÷èí. Èç ïîñëåäíåãî óðàâíåíèÿ ñèñòåìû (2.18.6) íàõîäèì I5 = I3 - I4. Ïîäñòàâèâ çíà÷åíèå I5 â òðåòüå óðàâíåíèå, ïîëó÷èì ñèñòåìó:
Èç òðåòüåãî óðàâíåíèÿ ñèñòåìû (2.18.8) íàõîäèì
Èç ïåðâîãî óðàâíåíèÿ ñëåäóåò: I3 = I1 + I2. Ïîñëå ïîäñòàíîâêè çíà÷åíèÿ òîêà I3 âî âòîðîå è òðåòüå óðàâíåíèÿ ïîëó÷àåì:
Íàêîíåö, èç âòîðîãî óðàâíåíèÿ íàõîäèì
Îòðèöàòåëüíûå çíà÷åíèÿ ñèë òîêîâ I2, I4 è I6 îçíà÷àþò, ÷òî ïðè äàííûõ çíà÷åíèÿõ ÝÄÑ è ñîïðîòèâëåíèé ýòè òîêè èìåþò íàïðàâëåíèÿ, ïðîòèâîïîëîæíûå óêàçàííûì íà ðèñóíêå. Çàäà÷à 7Áàòàðåÿ ñîñòîèò èç N ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåííûõ èñòî÷íèêîâ òîêà (ðèñ. 2.66). Îïðåäåëèòå ÝÄÑ è âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå èñòî÷íèêà òîêà, ýêâèâàëåíòíîãî ýòîé áàòàðåå. Ðåøåíèå. Îáîçíà÷èì ÝÄÑ ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåííûõ èñòî÷íèêîâ ÷åðåç Ïðèìåíèâ çàêîí Îìà (2.15.3) äëÿ ó÷àñòêà öåïè, ñîäåðæàùåãî ÝÄÑ, äëÿ êàæäîé âåòâè (ñì. ðèñ. 2.66), ïîëó÷èì:
Ñîãëàñíî ïåðâîìó ïðàâèëó Êèðõãîôà
Ïóñòü
Ñðàâíèâàÿ âûðàæåíèÿ (2.18.11) è (2.18.12), âèäèì, ÷òî
Òàêèì îáðàçîì, ïðè ïàðàëëåëüíîì ñîåäèíåíèè íåñêîëüêèõ èñòî÷íèêîâ òîêà ïîëó÷åííóþ áàòàðåþ ìîæíî çàìåíèòü ýêâèâàëåíòíûì èñòî÷íèêîì òîêà, ÝÄÑ êîòîðîãî ε è âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå r ìîæíî íàéòè èç ôîðìóë (2.18.13) è (2.18.14). Åñëè âñå èñòî÷íèêè òîêà îäèíàêîâû è ñîåäèíåíû îäíîèìåííûìè ïîëþñàìè, òî èç ôîðìóë (2.18.13) è (2.18.14) ñëåäóåò, ÷òî
ãäå Çàäà÷à 8Ìîæíî ëè ñ ïîìîùüþ 24 àêêóìóëÿòîðîâ, êàæäûé èç êîòîðûõ èìååò ÝÄÑ Ðåøåíèå. Âîçìîæíû äâà ñïîñîáà ñîåäèíåíèÿ àêêóìóëÿòîðîâ. Ìîæíî âíóòðè îòäåëüíûõ ãðóïï ñîåäèíèòü àêêóìóëÿòîðû ïîñëåäîâàòåëüíî, à ñàìè ãðóïïû — ïàðàëëåëüíî, èëè æå, íàîáîðîò, âíóòðè ãðóïïû — ïàðàëëåëüíî, à ñàìè ãðóïïû — ïîñëåäîâàòåëüíî. Îáîçíà÷èì ÷åðåç N ïîëíîå ÷èñëî àêêóìóëÿòîðîâ, à ÷åðåç n — ÷èñëî àêêóìóëÿòîðîâ âíóòðè îòäåëüíîé ãðóïïû. Òîãäà â ïåðâîì ñëó÷àå ñèëà òîêà ðàâíà:
òàê êàê ÝÄÑ îäíîé ãðóïïû ðàâíà n Ñèëà òîêà I1 äîñòèãíåò ìàêñèìóìà, êîãäà çíà÷åíèå çíàìåíàòåëÿ Äëÿ íàõîæäåíèÿ ìèíèìóìà âûðàæåíèÿ
Ýòî âûðàæåíèå ìèíèìàëüíî ïðè
Îñóùåñòâèâ òàêèå æå ïðåîáðàçîâàíèÿ , êàê è â ïåðâîì ñëó÷àå, íàéäåì, ÷òî ñèëà òîêà äîñòèãàåò ìàêñèìóìà ïðè
Òàêèì îáðàçîì, ïîëó÷èòü âî âíåøíåé öåïè ñèëó òîêà, ïðåâûøàþùóþ 20 À, íåâîçìîæíî.
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