Потенциальная диаграмма неразветвленной электрической цепи

Определение потенциалов точек электрической цепи. Источник электроэнергии имеет ЭДС Е и обладает внутренним сопротивлением r_вн В расчетных схемах цепей реальный источник электроэнергии можно изображать эквивалентной схемой с последовательным соединением ЭДС Е и внутреннего сопротивления r_вн (если сопротивление внешней цепи r значительно больше r_вн). Внешнее сопротивление r подключается к зажимам источника, которые на рис. 4.6 обозначены А и Б. В образовавшейся замкнутой электрической цепи возникает ток

(4.5)

Этот ток не изменится, если одну из точек (например, точку А) электрической цепи соединить с землей (заземлить). При заземлении точки А все величины, входящие в (4.5), останутся прежними. Так как потенциал земли равен нулю, то = 0. Определим потенциал точки Б — . Ток проходит от точки А к точке Б ив сопротивлении направлен от точки с более высоким потенциалом к точке с меньшим потенциалом. Следовательно, потенциал точки Б меньше потенциала точки А ( < ). По закону Ома для пассивного элемента цепи, . Отсюда потенциал точки Б . Значит, при переходе через сопротивление по направлению тока происходит уменьшение потенциала на Ir. На внутреннем сопротивленииисточника ЭДС (рнс. 4.6) потенциал снижается также в направлении тока, т. е. ЭДС источника электрической энергии Оотсюда

Из этого следует, что при переходе через источник электрической энергии по направлению ЭДС (ототрицательного к положительному полюсу) происходит увеличение потенциала на величину ЭДС источника, а при переходе от положительного к отрицательному полюсу — наоборот.

2.Построение потенциальной диаграммы. Распределение потенциалов вдоль контура электрической цепи можно изобразить графически на потенциальной диаграмме.

Для ее построения (рис.4.7,6) по оси абсцисс в масштабе откладывают сопротивления участков в

последовательности их обхода, а по оси ординат — значения потенциалов. При обходе контура по часовой стрелке от заземленной точки А проходят сопротивления В этом порядке сопротивления отложены по оси абсцисс. Выше этой оси откладываются положительные потенциалы, а ниже — отрицательные. В данном примере контур обходится по направлению тока. Поэтому на всех сопротивлениях потенциал снижается. В первом источнике он возрастает на ЭДС а во втором — уменьшается на ЭДС . Потенциальная диаграмма для всех сопротивлений имеет вид наклонной прямой, а для источника ЭДС — вид вертикальной прямой. Остановимся на измерении электрического потенциала. Напряжение между какой-либо точкой электрической цепи и землей равно разности потенциалов этих точек (см. рис. 4.7,а). Так как то Значит, потенциал любой точки электрической цепи равен напряжению между этой точкой и землей. Поэтому для измерения потенциала пользуются вольтметром, один зажим которого присоединяют к заземленной точке, а другой — к точке, потенциал которой необходимо измерить.