1.7. Энергетический баланс в электрических цепях

Для схемы (рис. 1.11) уравнение (1.14) имеет вид

Е = U + IR_ВТ.

После умножения всех членов этого уравнения на I получим

ЕI = UI + I²R_ВТ, или

Р_и= Р_п + Р_ВТ, (1.17)

где Р_и= ЕI  (1.18)

мощность источника, т. е. энергия источника за единицу времени (измеряется в ваттах – Вт). Мощность источника положительна, если направления ЭДС и тока совпадают; если направление ЭДС и тока различны, то мощность источника отрицательна, т. е. источник становится потребителем электроэнергии (в таком режиме работает аккумулятор при его зарядке);

Р_п= UI = I²R =  (1.19)

мощность электроприёмника, всегда положительна;

Р_ВТ = I²R_ВТ 

потери мощности в источнике электроэнергии.

При прохождении токов по сопротивлениям электрической цепи в них электрическая энергия, вырабатываемая источником электроэнергии, преобразуется в тепловую энергию. На основании закона сохранения энергии количество тепла, выделяющегося в единицу времени во всех сопротивлениях цепи, должно равняться энергии, вырабатываемой за то же время всеми источниками электроэнергии, т. е.

, (1.20)

где n – число сопротивлений в цепи, m – число ЭДС источников электроэнергии.

Уравнение (1.20) представляет собой уравнение баланса мощностей электрической цепи.

Уравнение (1.17) является уравнением баланса мощностей простейшей цепи (рис. 1.11).

1.8. Понятие об электрических источниках напряжения и источниках тока

При расчёте и анализе электрических цепей источники электроэнергии заменяют эквивалентными источниками: источниками напряжения и источниками тока.

Источник напряжения – это источник с малым внутренним сопротивлением R_ВТ. На эквивалентной схеме источник напряжения представляют в виде последовательно включённых источника ЭДС и внутреннего сопротивления источника электроэнергии (рис. 1.2).

И сточником ЭДС – называют такой идеализированный источ-

ник, внутреннее сопротивление которого равно нулю.

На рис. 1.13 приведены вольтамперные характеристики источника ЭДС (1) и источника

напряжения (2). Из этих ВАХ

Рис. 1.13 следует, что напряжение

источника ЭДС при любом

токе равно ЭДС Е, а напряжение на зажимах источника напряжения меньше ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении R_ВТ.

Под источником тока понимают такой идеализированный источник питания, ток которого не зависит от величины сопротивления электроприёмника.

К источникам тока относятся источники электроэнергии с боль-шим внутренним сопротивлением, например, электронные генераторы.

Источники напряжения и источники тока называют активными элементами электрических цепей, а сопротивления  пассивными.