ДВА ИСТОЧНИКА ЭДС В ЦЕПИ

Рассмотрим электрическую цепь, в которой включены два источника ЭДС, например, два аккумулятора.
Схема с двумя источниками ЭДС
На рисунке изображена электрическая цепь с двумя источниками ЭДС.
По общефизическому принципу наложения ток в такой цепи равен алгебраической сумме токов, создаваемых в ней каждой из ЭДС, действующих отдельно друг от друга при неизменных сопротивлениях всех участков цепи.
Рассмотрим случай, когда имеем два источника эдс с внутренним сопротивлением r01 + r02. Положим сначала, что в цепи действует только источник с ЭДС E1. В этом случае получается простейшая цепь, и ток
I1 = E1 / r01 + r02 + r
будет направлен ту же сторону, что и ЭДС Е1. Затем находим ток, который возникнет, если будет действовать ЭДС Е2;
I2 = E2 / r01 + r02 + r
Этот ток будет совпадать по направлению с Е2.
Результирующий ток в цепи при совместном действии E1 и E2 при одинаковом их направлении равен сумме токов I1 и I2,
I = I1 + I2 = E1 + E2 / r01 + r02 + r
При встречном направлении E1 и E2 общий ток будет равен разности токов I1 и I2, т. е.
I = I1 — I2 = E1 — E2 / r01 + r02 + r
В последнем случае электрический ток возникает при условии, если E1 не равен E2 И будет направлен в сторону действия большей э. д. с. Пусть E1 больше E2, В таком случае ток в цепи будет совпадать по направлению с E1 и окажется направленным навстречу E2 (направление тока для этого случая показано на рисунке выше).
Электродвижущая сила, направленная противоположно току, называется встречной или противоэлектродвижущей силой.

Преобразуя формулу I = I1 — I2 = E1 — E2 / r01 + r02 + r, находим:
E1 — E2 = Ir01 + Ir02 + Ir
откуда следует, что
E1 = E2 + Ir01 + Ir02 + Ir
Источник с ЭДС E1 развивает полную мощность
Р’ = E1I
и отдает во внешний для него участок цепи мощность
P1 = P’ — P01 = E1I — I2r01
так как работает в режиме генератора.
Напряжение на зажимах (БА) источника, работающего в генераторном режиме,
U БА = E1 — Ir01 = E2 + Ir02 + Ir
Произведение Ir есть напряжение U БВ между точками Б и В электрической цепи на зажимах сопротивления r.
Мощность этого участка
Р = I2r.
Сумма E2 + Ir02 выражает напряжение U БА между точками В и А, т. е. на зажимах источника со встречной ЭДС. Таким образом,
U БА = E2 + Ir02,
а мощность
Р2 = E2I + I2r02 = Р» + Р02
где
Р» = E2I.
По закону сохранения энергии
P1 = P + Р2.
В участке ВА, где действует встречная э. д. с. E2, электрические силы преодолевают химические или механические силы, и происходит преобразование электрической энергии не только в тепловую, но также в химическую или механическую в зависимости от устройства источника с э. д. с. E2 (аккумулятор, который в этом случае заряжается, или машина постоянного тока, которая в этом случае работает в режиме электродвигателя).
Таким образом, источник с э. д. с. E2 является потребителем электрической энергии.
Итак, в общем случае источник э. д. с. может работать генератором или потребителем электрической энергии, а напряжение на его зажимах соответственно будет:
U = Е + (-) Ir0.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *