Условие : E
1 = 60 В, E
2 = 30 В, R
1 = 10, R
2 = 16, R
3 = 12, R
4 = 28, R
5 = 10, R
6 = 10, R
7 = 10 - все сопротивления - в Омах.
1) Вычислить токи в схеме методом наложения, либо методом двух узлов;
2) Вычислить ток в одной из ветвей схемы Методом Эквивалентного Генератора (МЭГ);
3) Составить уравнения баланса мощностей.
Решение : В Условии не заданы внутренние сопротивления источников напряжения, поэтому полагаем, будто эти сопротивления равны нулю (источники идеальны).
Согласно общим рекомендациям университетских "методичек" начнём с оптимизации схемы: Заменим гирлянды последовательно-соединённых резисторов на единые эквивалентные резисторы (см рисунок2 прилагаемого скриншота):
R
37 = R
3 + R
4 + R
7 = 50 Ом; R
15 = R
1 + R
5 = 20 Ом ; R
26 = R
2 + R
6 = 26 Ом .
Ваша эл-схема - линейна, потому что не содержит ни одного НЕлинейного элемента (типа диод, лампа накаливания…). Линейные схемы удобно рассчитывать методом наложения, избавляющим нас от заморочных систем уравнений Кирхгофа. Сущность метода наложения в том, что токи и напряжения в к-либо части цепи можно вычислить как алгебраич-сумму частичных токов/напряжений, вызванных каждой отдельной ЭДС. По правилу метода, временное удаление источников производится закорачиванием идеальных источников ЭДС.
Заменим источник E
2 перемычкой (см рисунок3), а пару резисторов R
37 || R
26 единым резистором R
27 :
R
27 = 1 / (1 / R
37 + 1 / R
26) = 17,11 Ом.
Частичный ток I
1' = E
1 / (R
15 + R
27) = 1,62 А по закону Ома.
Этот ток I
1' создаёт на сопротивлении R
27 падение напряжения U' = I
1'·R
27 = 27,66 В.
I
3' = U' / R
37 = 0,55 А , I
2' = -U' / R
26 = -1,06 А - тут знак Минус учитывает противоположные направления стрелок-направлений тока и вызывающего его напряжения.
Теперь заменим источник E
1 перемычкой (см рисунок4), а пару резисторов R
15 || R
37 единым резистором R
17 . Аналогичные вычисления (показаны на скрине) возвращают нам частичные токи I
1'', I
2'', I
3''.
Вычисляем реальные токи I
1 = I
1' + I
1'' = 1,09 А, I
2 = I
2' + I
2'' = -0,32 А, I
3 = I
3' + I
3'' = 0,77 А. Знак Минус в значении тока I
2 означает, что я в процессе задания направлений токов (красные стрелки на рис2) НЕ угадал истинное направление тока I
2 . Произошёл редкий случай, когда источник E
2 не отдаёт энергию в схему, а поглощает её (заряжается) от гораздо более высоко-вольтного источника E
1 .
Решим задачу методом двух узлов (частный случай метода узловых потенциалов, теория описана на стр14 методички "ЭлектроТехника и Электроника" [url=https://portal.tpu.ru/departments/kafedra/ese/yhebmetod/ele toe/Tab2/EleEle1.pdf]Ссылка1[/url] 773 кБ).
Вычислим межузловое напряжение U, направленное от нижнего по рисунку2 узла к верхнему:
U = (E
1 / R
15 + E
2 / R
26) / (1 / R
15 + 1 / R
37 + 1 / R
26) = 38,30 Вольт.
Вычисляем токи по закону Ома: I
3 = U / R
37 = 0,77 А , I
1 = (E
1 - U) / R
37 = 1,09 А , I
2 = (E
2 - U) / R
37 = -0,32 А - тот же результат мы получили в качестве проверки правильности выше-Решения.
Вычислим ток I
3 ч-з пассивную ветвь R
37 методом эквивалентного генератора (рис5, см статью "Метод эквивалентного генератора"
Ссылка2 ). Разорвём цепь R
37 чтоб вычислить напряжение холостого хода в Эквивалентном генераторе, кот-м является вся оставшаяся цепь:
I
X = (E
1 - E
2) / (R
15 + R
26) = 0,65 А ; U
XX = I
X·R
26 + E
2 = 46,96 В.
Внутреннее сопротивление эквивалентного генератора
R
вн = 1 / (1 / R
15 + 1 / R
26) = 11,3 Ом.
Ток нагрузки после её подключения к Генератору : I
н = I
3 = U
ХХ / (R
вх + R
37) = 0,77 А.
Я люблю вычислять в популярном приложении
Маткад (ссылка3) . Маткад избавляет меня от частых ошибок. Маткад-скриншоты (2 шт) с поясняющими рисунками прилагаю . Я добавил в скрины подробные комментарии зелёным цветом.
Ответ : искомые токи в схеме : I
1 = 1,09 А , I
2 = -0,32 А, I
3 = 0,77 А.
Если что-то осталось непонятным, задавайте вопросы в мини-форуме.