Метод свёртывания
Для расчета, отдельные участки схемы, содержащие последовательные или параллельные ветви, упрощают, заменяя их эквивалентными сопротивлениями. Таким образом, цепь свертывается до одного эквивалентного сопротивления цепи подключенного к источнику питания.
Затем определяется ток ветви, содержащий ЭДС, и схема разворачивается в обратном порядке. При этом вычисляются падения напряжений участков и токи ветвей.
Так, например, на схеме 2.1 А cопротивления R3 и R4 включены последовательно. Эти два сопротивления можно заменить одним, эквивалентным
R3,4=R3+R4
После такой замены получается более простая схема(Рис.2.1Б).
После замены сопротивлений R3 и R4 эквивалентным сопротивлениемR3,4 и упрощением схемы (Рис. 2.1 Б), более наглядно видно, что сопротивления R2 и R3,4 соединены параллельно и их можно заменить одним эквивалентным, исходя из того, что при параллельном соединении ветвей общая проводимость равна сумме проводимостей ветвей:
GBD=G2+G3,4 ,Или = + Откуда
RBD=
И получить еще более простую схему (Рис 2.1,В). В ней сопротивленияR1, RBD, R5 соединены последовательно. Заменив эти сопротивления одним, эквивалентным сопротивлением между точками A и F, получим простейшую схему (Рис 2.1, Г):
RAF= R1 + RBD+ R5 .
В полученной схеме можно определить ток в цепи:
I1= .
Токи в других ветвях нетрудно определить переходя от схемы к схеме в обратном порядке. Из схемы на рисунке 2.1( В) можно определить падение напряжения на участке B,D цепи:
UBD=I1·RBD
Зная падение напряжения на участке между точками B и D можно вычислить токи I2 и I3 :
I2= , I3=
Пример 1. Пусть (Рис 2.1 А) R0= 1 Ом; R1=5 Ом; R2=2 Ом; R3=2 Ом;R4=3 Ом; R5=4 Ом; Е=20 В. Найти токи ветвей.
Эквивалентное сопротивление (R3,4)равно сумме сопротивлений R3 иR4:
R3,4= R3 + R4=2+3=5 Ом
После замены (Рис 2.1 Б) вычислим эквивалентное сопротивление двух параллельных ветвей R2и R3,4:
RBD= = =1,875 Ом,
И схема еще упростится (Рис 2.1 В).
Вычислим эквивалентное сопротивление всей цепи:
RЭкв= R0+ R1+ RBD+ R5=11,875 Ом.
Теперь можно вычислить общий ток цепи, т. е. вырабатываемый источником энергии:
I1= =1,68 А.
Падение напряжения на участке BD будет равно:
UBD= I1· RBD=1,68·1,875=3,15 В.
Развернув цепь дальше (Рис. 2.1б) вычислим токи I2 и I3 :
I2= = =1,05 А; I3= = =0,63 А