Найти значения токов во всех ветвях цепи (см. рис. 29), если Е1=260 В; E2=80 В; r1=1,2ком; r2=240 ом; r3=r4=0,8 ком; r01=20 ом; r02=0. Вычислить с использованием метода узловых и контурных уравнений, основанных на законах Кирхгофа.
Yakorica
Для решения этой задачи мы будем использовать метод узловых и контурных уравнений, основанный на законах Кирхгофа. Давайте разобьем цепь на узлы и контуры, и начнем с составления уравнений для каждого узла.
У нас есть три узла в данной цепи: A, B и C. Давайте рассмотрим каждый узел по отдельности.
Для узла A:
Сумма токов, втекающих в узел, должна быть равна сумме токов, вытекающих из узла.
Из узла A вытекают три ветви, поэтому можем записать уравнение:
\[I_1 = I_2 + I_3\]
где \(I_1\) - ток через резистор \(r_1\), \(I_2\) - ток через резистор \(r_2\), \(I_3\) - ток через резистор \(r_{02}\).
Для узла B:
Снова применяем закон Кирхгофа для узла B:
\[I_2 = I_9 + I_4\]
где \(I_9\) - ток через резистор \(r_9\), \(I_4\) - ток через резистор \(r_4\).
Для узла C:
Аналогично, записываем уравнение:
\[I_3 = I_5 + I_6 + I_8\]
где \(I_5\) - ток через резистор \(r_5\), \(I_6\) - ток через резистор \(r_6\), \(I_8\) - ток через резистор \(r_8\).
Составив уравнения для каждого узла, перейдем к контурам и составлению уравнений для них.
У нас есть три контура в данной цепи: ABCDA, BCDEFB и CDEDC.
Для контура ABCDA:
Сумма падений напряжения в закольцованном контуре должна быть равна сумме всех ЭДС в контуре.
Пройдемся по контуру ABCDA и запишем уравнение:
\[E_1 - I_1 \cdot r_1 - I_9 \cdot r_3 - I_8 \cdot r_7 + E_2 = 0\]
где \(E_1\) - ЭДС источника \(E_1\), \(I_1\) - ток через резистор \(r_1\), \(I_9\) - ток через резистор \(r_9\), \(I_8\) - ток через резистор \(r_8\), \(r_3\) и \(r_7\) - соответствующие сопротивления.
Для контура BCDEFB:
Пройдя по контуру BCDEFB, получим следующее уравнение:
\[I_9 \cdot r_3 + I_4 \cdot r_4 + I_6 \cdot r_6 + I_5 \cdot r_5 = 0\]
где \(r_4\), \(r_5\), \(r_6\) - сопротивления резисторов, \(I_4\), \(I_6\), \(I_5\) - соответствующие токи.
Для контура CDEDC:
Пройдемся по контуру CDEDC и запишем уравнение:
\[I_8 \cdot r_7 - I_5 \cdot r_5 - I_6 \cdot r_6 - I_7 \cdot r_{02} = 0\]
где \(I_7\) - ток через резистор \(r_{01}\).
Теперь у нас есть система уравнений, которую можно решить для определения значений токов во всех ветвях цепи.
Возьмем полученную систему уравнений и ее параметры: \(E_1=260\) В, \(E_2=80\) В, \(r_1=1.2\) кОм, \(r_2=240\) Ом, \(r_3=r_4=0.8\) кОм, \(r_{01}=20\) Ом, \(r_{02}=0\).
Решим эту систему уравнений численно или с помощью математического программного обеспечения, чтобы найти значения токов \(I_1\), \(I_2\), \(I_3\), \(I_4\), \(I_5\), \(I_6\), \(I_7\), \(I_8\) и \(I_9\) во всех ветвях цепи.
Пожалуйста, обратите внимание, что значения токов и другие численные параметры могут быть вычислены с использованием предоставленных уравнений и исходных данных.
У нас есть три узла в данной цепи: A, B и C. Давайте рассмотрим каждый узел по отдельности.
Для узла A:
Сумма токов, втекающих в узел, должна быть равна сумме токов, вытекающих из узла.
Из узла A вытекают три ветви, поэтому можем записать уравнение:
\[I_1 = I_2 + I_3\]
где \(I_1\) - ток через резистор \(r_1\), \(I_2\) - ток через резистор \(r_2\), \(I_3\) - ток через резистор \(r_{02}\).
Для узла B:
Снова применяем закон Кирхгофа для узла B:
\[I_2 = I_9 + I_4\]
где \(I_9\) - ток через резистор \(r_9\), \(I_4\) - ток через резистор \(r_4\).
Для узла C:
Аналогично, записываем уравнение:
\[I_3 = I_5 + I_6 + I_8\]
где \(I_5\) - ток через резистор \(r_5\), \(I_6\) - ток через резистор \(r_6\), \(I_8\) - ток через резистор \(r_8\).
Составив уравнения для каждого узла, перейдем к контурам и составлению уравнений для них.
У нас есть три контура в данной цепи: ABCDA, BCDEFB и CDEDC.
Для контура ABCDA:
Сумма падений напряжения в закольцованном контуре должна быть равна сумме всех ЭДС в контуре.
Пройдемся по контуру ABCDA и запишем уравнение:
\[E_1 - I_1 \cdot r_1 - I_9 \cdot r_3 - I_8 \cdot r_7 + E_2 = 0\]
где \(E_1\) - ЭДС источника \(E_1\), \(I_1\) - ток через резистор \(r_1\), \(I_9\) - ток через резистор \(r_9\), \(I_8\) - ток через резистор \(r_8\), \(r_3\) и \(r_7\) - соответствующие сопротивления.
Для контура BCDEFB:
Пройдя по контуру BCDEFB, получим следующее уравнение:
\[I_9 \cdot r_3 + I_4 \cdot r_4 + I_6 \cdot r_6 + I_5 \cdot r_5 = 0\]
где \(r_4\), \(r_5\), \(r_6\) - сопротивления резисторов, \(I_4\), \(I_6\), \(I_5\) - соответствующие токи.
Для контура CDEDC:
Пройдемся по контуру CDEDC и запишем уравнение:
\[I_8 \cdot r_7 - I_5 \cdot r_5 - I_6 \cdot r_6 - I_7 \cdot r_{02} = 0\]
где \(I_7\) - ток через резистор \(r_{01}\).
Теперь у нас есть система уравнений, которую можно решить для определения значений токов во всех ветвях цепи.
Возьмем полученную систему уравнений и ее параметры: \(E_1=260\) В, \(E_2=80\) В, \(r_1=1.2\) кОм, \(r_2=240\) Ом, \(r_3=r_4=0.8\) кОм, \(r_{01}=20\) Ом, \(r_{02}=0\).
Решим эту систему уравнений численно или с помощью математического программного обеспечения, чтобы найти значения токов \(I_1\), \(I_2\), \(I_3\), \(I_4\), \(I_5\), \(I_6\), \(I_7\), \(I_8\) и \(I_9\) во всех ветвях цепи.
Пожалуйста, обратите внимание, что значения токов и другие численные параметры могут быть вычислены с использованием предоставленных уравнений и исходных данных.
Знаешь ответ?