Основные законы электрических цепей постоянного тока. Линейные цепи с одним и несколькими источниками питания. Топологические параметры и методы расчета электрических цепей.

Основные законы электрических цепей постоянного тока. Линейные цепи с одним и несколькими источниками питания. Топологические параметры и методы расчета электрических цепей.

 

Ветви, содержащие источник электрической энергии, называются активными, а ветви, не содержащие источников, называются пассивными.

Графическое изображение электрической цепи, содержащее словные обозначения ее элементов, называется схемой электрической цепи. Все основные и вспомогательные элементы в схемах электрических цепей имеют условные обозначения. Схема электрической цепи показана на рис. 2.1.

В электрической цепи различают два участка: внутренний и внешний. Источник является внутренним участком электрической цепи. Все остальные элементы относятся к внешнему участку электрической цепи.

 

 

Рис. 2.1.

 

Схема замещения электрической цепи состоит из совокупности различных идеализированных элементов, выбранных так, чтобы можно было с заданным или необходимым приближением описать процессы в цепи.

Ветвь электрической цепи – участок цепи, вдоль которого протекает один и тот же ток.

Узлом электрической цепи (узловой точкой) называется место соединения электрических ветвей. В узловой точке сходятся как минимум три ветви (проводника).

Контуром электрической цепи - замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям так, что ни одна ветвь и ни один узел не встречается более одного раза.

 

Ток в электрической цепи

 

Электрический ток — это явление упорядоченного (направленного) перемещения заряженных частиц в проводнике под действием электрического поля.

Электрический ток может существовать только в замкнутой электрической цепи.

Интенсивность направленного перемещения электрических зарядов в замкнутой электрической цепи характеризует величину тока.

Обозначается величина постоянного тока буквой I, а переменного - i (мгновенное значение). Величина тока I определяется количеством электричества (зарядов), проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени t:

(2.1)

Измеряется ток в амперах, т. е. (ампер) - единица измерения тока.

Постоянным называется ток, величина и направление которого не изменяется с течением времени.

За направление тока в замкнутой электрической цепи принимается направление от положительной клеммы источника к его отрицательной клемме по внешнему участку цепи (рис. 2.1).

Таким образом, направление тока противоположно направлению перемещения электронов в замкнутой цепи. Ток в цепи направлен так, как перемещались бы положительные заряды.

В неразветвленной электрической цепи (рис. 2.1) ток на всех участках (во всех сечениях) цепи имеет одинаковое значение, в противном случае в какой-либо точке электрической цепи накапливались бы заряды, чего не может быть в замкнутой электрической цепи.

Отношение величины тока в проводнике I к площади его поперечного сечения S характеризует плотность тока в этом проводнике.

Обозначается плотность тока буквой J.

(2.2)

Единицей измерения плотности тока является ампер на квадратный метр

Как на практике площадь сечения проводов обычно выражают в мм², то плотность тока выражают [J] = А/мм².

Плотность тока — величина векторная. Вектор плотности тока направлен перпендикулярно площади сечения проводника.

Допустимая плотность тока определяет способность проводника определенного сечения выдерживать ту или иную токовую нагрузку. Так, например, допустимая плотность тока для монтажных проводов [ J ] = (6÷8) А/мм². По допустимой плотности тока определяют сечение проводов коротких линий и проверяют сечение проводов длинных линий, рассчитанных по допустимой потере напряжения. Допустимая плотность тока в проводах из разного материала и различных марок при разных условиях монтажа приводится в справочной литературе (Приложение 11).

 

Закон Ома для участка цепи

 

Закон Ома для участка электрической цепи устанавливает зависимость между током, напряжением и сопротивлением на этом участке цепи.

 

Направленное перемещение электрических зарядов в проводнике (т. е. электрический ток I) происходит под действием сил однородного электрического поля (рис. 2.4). Напряженность поля определяется из выражения

где - напряжение на участке проводника длиной l. Плотность тока в проводнике пропорциональна напряженности однородного электрического поля, силы которого направленно перемещают в нем заряды:

(1.4)

где γ - коэффициент пропорциональности, называемый удельной проводимостью, характеризующий способность проводника проводить электрический ток.

Подставив в выражение (2.4) величину напряженности однородного электрического поля, силы которого перемещают заряды в проводнике, получим

или

где - электрическое сопротивление участка проводника (R_AB) длинной l,

Тогда (1.5)

Это и есть математическое выражение закона Ома для участка АВ электрической цепи.

Таким образом, ток на участке электрической цепи пропорционален напряжению на этом участке и обратно пропорционален сопротивлению этого участка.

Закон Ома для участка цепи позволяет определить напряжение данном участке

(1.6)

 

 

а также вычислить сопротивление участка электрической цепи

(1.7)

Выражения (1.6) и (1.7) являются арифметическими следствиями закона Ома, которые широко применяются для расчета электрических цепей.

 

Электрическое сопротивление

Как уже говорилось, обозначается электрическое сопротивление буквой R. Единицей измерения сопротивления является Ом:

[ R ]= Ом.

Электрическое сопротивление проводника — это противодействие, которое атомы или молекулы проводника оказывают направленному перемещению зарядов.

Сопротивление R зависит от длины проводника l, площади поперечного сечения S и материала проводника ρ:

(1.8)

где - удельное сопротивление проводника, зависящее от свойства материала проводника.

Удельное сопротивление (ρ) - это сопротивление проводника данного материала длиной 1 м площадью поперечного сечения 1 мм² при температуре 20 °С. Величина удельного сопротивления некоторых проводников приведена в Приложении 4.

Единицей измерения удельного сопротивления является

,

поскольку

Однако на практике сечение проводников выражают в мм². Поэтому .

Удельное сопротивление проводника определяет область его применения. Так, например, для соединения источника с потребителем применяются металлические провода с малым удельным сопротивлением - алюминий, медь. Для обмоток реостатов нагревательных приборов применяются сплавы с большим удельным сопротивлением - нихром, фехраль (при этом уменьшается длина проводника).

Величину, обратную сопротивлению, называют проводимостью

Единицей проводимости является сименс

[ g ] = См (сименс)

Элементы электрической цепи, характеризующиеся сопротивлением R, называют резистивными, а промышленные изделия, предназначенные для выполнения роли сопротивления электрическому току, называются резисторами. Резисторы бывают регулируемые и нерегулируемые, проволочные и непроволочные, пленочные, композиционные и др.

Сопротивление проводников зависит от их температуры.

Сопротивление проводника при любой температуре (с достаточной степенью точности при изменении температуры в пределах 0÷100 °С) можно определить выражением

(1.9)

где R₂ - сопротивление проводника при конечной температуре t₂; R₁ - сопротивление проводника при начальной температуре t₁; α - температурный коэффициент сопротивления.

Температурный коэффициент сопротивления определяет относительное изменение сопротивления проводника при изменении его температуры на 1 ^oC. Единицей измерения температурного коэффициента сопротивления является

Для различных проводников температурный коэффициент сопротивления имеет различные значения (Приложение 4).

Для металлических проводников (Приложение 4) температурный коэффициент сопротивления α положителен, т. е. с ростом температуры сопротивление металлических проводников увеличивается (2.9). Объясняется это тем, что при нагревании увеличивается подвижность атомов и молекул металла, а следовательно, и число столкновений с ними электрических зарядов увеличивается. Таким образом, возрастает противодействие направленному перемещению этих зарядов, т. е. увеличивается сопротивление металлического проводника.

Для проводников второго рода (электролитов) и угля температурный коэффициент сопротивления α отрицателен, т. е. с ростом температуры их сопротивление уменьшается (2.9). Объясняется это тем, что с повышением температуры ослабляются связи между положительно и отрицательно заряженными частицами, что приводит к усилению ионизации, обуславливающей электропроводность, т. е. уменьшается сопротивление электролитов и угля. Для большинства электролитов α = -0,02 °С^-1, а для угля α = - 0,005 °С^-1.

 

Закон Джоуля – Ленца

В проводах линии передачи электрической энергии, обмоток якорей и полюсов электрических машин, электробытовых приборов и других потребителей происходит преобразование электрической энергии в тепловую.

Ток I, протекая по проводнику с сопротивлением R, нагревает этот проводник. За время t в этом проводнике выделяется тепло, количество которого определяется количеством электрической энергии, затраченной в этом проводнике, т. е.

(1.24)

где Q - количество тепла, выделенного в проводнике, Вт·с.

Приведенная зависимость (1.24) является математическим выражением закона Джоуля - Ленца.

Таким образом, закон Джоуля - Ленца устанавливает зависимость между количеством тепла и электрической энергией: количество тепла, выделенное током в проводнике, пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока по проводнику.

Количество тепла Q измеряется иногда внесистемной единицей - калорией (количество тепла, необходимое для нагревания 1 г воды на 1 °С), Причем 1 кал = 4,187 Дж, следовательно, 1 Вт*с = 1 Дж = 0,24 кал.

Для определения количества тепла Q в калориях пользуются выражением

(кал) (1.25)

Коэффициент 0,24 называют электротермическим эквивалентом, который устанавливает зависимость между электрической и тепловой энергией.

Преобразование электрической энергии в тепловую широко используется в разнообразных электронагревательных приборах. Однако преобразование электрической энергии в тепловую вызывает и непроизводительные расходы энергии в электрических машинах, трансформаторах и других элементах электрической цепи снижает их КПД.

 

Законы Кирхгофа

В схемах электрических цепей можно выделить характерные элементы: ветвь, узел, контур.

Ветвью электрической цепи называется ее участок, на всем протяжении которого величина тока имеет одинаковое значение.

Узлом электрической цепи (узловой точкой) называется место соединения электрических ветвей. В узловой точке сходятся как минимум три ветви (проводника).

Контуром электрической цепи называют замкнутое соединение, в которое могут входить несколько ветвей (рис. 3.4б).

Ветви, содержащие источник электрической энергии, называются активными, а ветви, не содержащие источников, называются пассивными.

Первый закон Кирхгофа. В разветвленной цепи ток в различных ветвях может иметь различное значение. Сумма токов, входящих в узловую точку разветвленной цепи, должна быть равна сумме токов, выходящих из этой точки.

На рис. 3.4а показана узловая точка цепи А, для которой можно записать

или

(1.26)

Выражение (1.26) представляет собой математическую запись первого закона (правила) Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа формулируется так: алгебраическая сумма токов в ветвях, соединенных в один узел, равна нулю.

Токи, входящие в узел, принято считать положительными, а выходящие из узла - отрицательными.

 

Второй закон Кирхгофа устанавливает зависимость между ЭДС и падением напряжения в замкнутом контуре любой электрической цепи.

Точки А, В, С и D являются узловыми точками (рис. 3.4б), поскольку в каждой из них сходятся четыре проводника. Определим потенциал каждой узловой точки

(обход по току);

(обход по току);

(обход против тока);

(обход против тока).

Сумма потенциалов всех узловых точек замкнутого контура равна

Сократив все потенциалы замкнутого контура, слева и справа от знака равенства, и перенеси все ЭДС замкнутого контура налево от знака равенства, а падения напряжения оставив справа, можно записать

что и является вторым законом Кирхгофа, который формулируется так:

Алгебраическая сумма ЭДС в замкнутом контуре электрической цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на всех участках этой цепи

(1.27)

Напряжение представляет собой математическую запись второго закона (правила) Кирхгофа.

Для определения знаков в алгебраической сумме направление контура выбирается произвольно: по часовой или против часовой стрелки.

ЭДС источника, совпадающая с выбранным направлением обхода контура, считается положительной, а не совпадающая - отрицательной.

Падение напряжения на сопротивлении R считается положительным, если ток, протекающий через него, совпадает с выбранным направлением обхода контура, или отрицательным - если не совпадает.

Для электрической цепи, изображенной на рис. 3.4б, второй закон Кирхгофа записывается так:

Направление обхода контура в приведенном расчете выбрано по часовой стрелке.

 

Пример 3.2

Для цепи, изображенной на рис. 3.2, дано:

Е₁ = 8 В; Е₂ = 24В; Е₃ = 9,5 В; R₁ = 0,5 Ом; R₂ = 1 Ом; R₃ = 1,5 Ом; R₀₁ = 0,15 Ом; R₀₂ = 0,1 Ом; R₀₃ = 0 Ом.

1. Определить величину и направление тока в цепи.

2. Определить потенциал точек В, С, D, Е, G, приняв потенциал точки А равным нулю, .

3. Построить потенциальную диаграмму.

4. Составить и проверить баланс мощностей для цепи.

 

 

 

Рис. 3.2.

 

Решение

1. Выбираем направление обхода контура по часовой стрелке, тогда величина тока

Знак «минус», полученный в результате вычислений, указывает на то, что ток направлен против выбранного направления обхода, как показано на рис. 3.2. В дальнейших расчетах знак «минус» не учитывается. Таким образом, источник ЭДС Е₂ работает в режиме генератора, а Е₁ и Е₃ - потребителей.

2. Для определения потенциалов указанных точек обходим контур по направлению тока. При этом получаем

3. Для построения потенциальной диаграммы по оси ординат в масштабе откладываются потенциалы точек, а по оси абсцисс - сопротивления участков. Потенциальная диаграмма изображена на рис. 3.3.

Рис. 3.3

 

4. Баланс мощностей в электрической цепи с несколькими источниками соблюдается при условии, что сумма мощностей источников, работающих в режиме генераторов, равна сумме мощностей источников, работающих в режиме потребителей, и потерям мощностей на всех сопротивлениях цепи, включая внутренние сопротивления источников:

48 Вт = 48 Вт.

Пример 2.

Рассчитать и построить потенциальную диаграмму для электрической цепи постоянного тока (рис. 1.19, а), если дано: ЭДС источников питания Е₁ = 16 В; Е₂ = 14 В, внутреннее сопротивление R₀₁ = 3 Ом; R₀₂ = 2 Ом, сопротивления резисторов R₁ = 20 Ом; R₂ = 15 Ом; R₃ = 10 Ом. Определить положение движка потенциометра, в котором вольтметр V покажет нуль, составить баланс мощностей для цепи. Как повлияет на вид потенциальной диаграммы выбор другой точки с нулевым потенциалом?

б)

Рис. 1.19.

 

Решение. Ток в цепи определяют по уравнению, составленному по второму закону Кирхгофа, приведенному к виду:

Потенциальную диаграмму строят в прямоугольной системе координат. При этом по оси абсцисс откладывают в соответствующем масштабе сопротивления всех участков цепи, а по оси ординат - потенциалы соответствующих точек. При построении потенциальной диаграммы одна из точек цепи условно заземляется, т. е. принимается, что потенциал ее φ = 0. На диаграмме эта точка помещается в начале координат.

В соответствии с условием задачи определяют потенциалы точек 1 - 5 электрической цепи, при этом принимают потенциал φ₁ точки 1 цепи равным нулю.

Потенциал φ₂ точки 2 находят из выражения, записанного по второму закону Кирхгофа для участка 1 - 2 цепи:

откуда .

Координаты точки 2: R = 20 Ом; φ₂ = -12 В.

По второму закону Кирхгофа для участка цепи 1 - 3 справедливо уравнение:

,

откуда потенциал точки 3 цепи: .

Координаты точки 3 цепи: R = 20 + 3 = 23 Ом; φ₃ = 2,2 В. Аналогично определяют потенциал точки 4 цепи:

,

откуда .

Координаты точки 4 цепи: R = 23 + 15 = 38 Ом; φ₄ = - 6,8В.

Потенциал φ₅ точки 5 цепи находят из уравнения, записанного по второму закону Кирхгофа для участка 4 - 5 цепи:

,

откуда .

Координаты точки 5 цепи: R = 38 + 2 = 40 Ом; φ₅ = 6 В. Потенциал φ₁ точки 1 цепи находят из уравнения, составленного по второму закону Кирхгофа для участка 4 - 5 цепи: ; . Координаты точки 1 цепи: R = 40 + 10 = 50 Ом; φ₁ = 0.

Для рассматриваемой электрической цепи по результатам расчетов на рис. 1.19, б приведена потенциальная диаграмма.

Из этой диаграммы следует, что положение движка потенциометра в точке 6 цепи соответствует показанию вольтметра, равному нулю, так как потенциалы точек 1 и 6 цепи равны.

При выборе другой точки электрической цепи с нулевым потенциалом разности потенциалов на соответствующих участках цепи не изменяются, так как они определяются величиной тока и величиной сопротивления. Если принять потенциал точки 3 цепи φ₃ = 0, то ось абсцисс переместится в точку 3 потенциальной диаграммы (пунктирная линия), т. е. потенциалы всех точек цепи уменьшаются на величину потенциала φ, равного отрезку 0 К = 2,3 В.

Баланс мощностей соответствует следующему уравнению:

;

16 ∙ 0,6 + 14 ∙ 0,6 = 0,6²(20 + 3 + 15 + 2 + 10).

18 Вт = 18 Вт.

 

Правило Ленца

 

В 1834 г. русский академик Э. X. Ленц, известный своими много­численными исследованиями в области электромагнитных явлений, дал универсальное правило для определения направления индукти­рованной э. д. с. в проводнике. Это правило, известное как пра­вило Ленца, может быть сформулировано так:

направление индуктированной э. д. с. всегда таково, что вызван­ный ею ток и его магнитное поле имеют такое направление, что стремятся препятствовать причине, порождающей эту индуктиро­ванную э. д. с.

С учетом этого правила можно закон электромагнитной индук­ции выразить более общей формулой, позволяющей определить не только величину, но и направление индуктированной э. д. с:

Выражение представляет собой среднюю скорость изменения магнитного потока по времени. Чем меньше промежуток вре­мени Δt, тем меньше вышеуказанная э. д. с. отличается от ее дей­ствительного значения в данный момент времени.

Знак минус, стоящий перед выражением , определяет на­правление индуктированной э. д. с, т. е. учитывает правило Ленца.

При увеличении магнитного потока выражение будет положительным, а э. д. с. - отрицательной. В этом и заключается правило Ленца: э. д. с. и созданный ею ток противодействуют при­чине, которая их вызвала.

При равномерном изменении во времени магнитного потока выражение будет постоянно. Тогда абсолютное значение э. д. с. в проводнике будет равно

Если катушка состоит из w витков, соединенных между собой последовательно, то индуктированная э.д.с. в ней равняется сумме э.д.с, индуктированных в отдельных витках:

Произведение числа витков катушки на сцепленный с ними магнитный поток называется потокосцеплением ка­тушки и обозначается буквой ψ. По­этому закон электромагнитной индукции можно записать и в другой форме:

 

Индуктивность

 

Магнитный поток, создаваемый током какого-либо витка при отсутствии намагничивающих сред (например, в воздухе), пропор­ционален величине тока:

где L - коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью.

Единица измерения индуктивности - генри (Гн): 1 Гн = 10³ мил­лигенри (мГн) = 10⁶ микрогенри (мкГн).

Индуктивность катушек зависит от числа витков, размера и формы катушек.

Цепями с большой индуктивностью являются обмотки генера­торов, электродвигателей, трансформаторов, индукционных кату­шек и т. п. Значительно меньшей индук­тивностью обладают прямолинейные проводники.

Короткие прямолинейные проводники, нити ламп накаливания, спирали электронагревательных приборов прак­тически не обладают индуктивностью. На практике часто встречаются слу­чаи, когда нужно изготовить катушку, не обладающую индуктивностью (доба­вочные сопротивления к электроизмери­тельным приборам, сопротивление штеп­сельных реостатов и т. п.). В этом случае применяют бифилярную намотку катушки (рис. 101). Для этого проволоку перед намоткой сгибают вдвое и в таком виде навивают ее. Магнитный поток и индук­тивность катушки с бифилярной намоткой равны нулю.

Пусть мы имеем контур, состоящий из одного витка. В этом случае величина э. д. с. самоиндукции будет

Если ток в контуре изменился на Δi, то магнитный поток изменится на величину ΔФ:

 

Рис. 101. Бифилярная на­мотка катушки

 

Величина э. д. с. самоиндукции, которая возникнет в контуре, будет

Последнее выражение показывает, что величина э. д. с. самоин­дукции зависит от индуктивности контура и скорости изменения тока в контуре.

Отсюда можно дать определение единицы индуктивности - генри: индуктивностью в 1 генри обладает электрическая цепь, в которой при скорости изменения тока на 1 ампер в 1 секунду возникает э. д. с. самоиндукции, равная 1 вольту.

Отдельные витки катушки в общем случае могут пронизываться различными магнитными потоками, поэтому общая э. д. с. катушки будет равна сумме э. д. с. отдельных витков:

Сумма магнитных потоков, сцепленных со всеми витками ка­тушки, называется потокосцеплением и обозначается буквой ψ:

Поэтому выражение индуктивности катушки, состоящей из w витков, в отличие от индуктивности контура с w = 1 будет

Определим индуктивность кольцевой катушки. Выше нами было найдено выражение для магнитного потока кольцевой катушки:

Так как магнитный поток такой катушки сцеплен со всеми витками, то

откуда

С достаточной для практики точностью ту же самую формулу можно применять для определения индуктивности цилиндрической катушки (соленоида).

 

 

Мощность трехфазного тока

 

Активная мощность, отдаваемая трехфазным генератором и по­требляемая трехфазным потребителем, определяется суммой ак­тивных мощностей каждой фазы потребителя:

(16.25)

Аналогичное определение можно отнести и к реактивной мощ­ности трехфазного тока, т. е.

(16.26)

Полная, мощность трехфазного потребителя равна

(16.27)

Очевидно, что при равномерной нагрузке фаз ( и ) активная мощность трехфазного тока равна утроенному значению активной мощности каждой фазы

(16.28)

Однако на практике удобней оперировать линейными величи­нами, так как доступными являются линейные провода, а не об­мотки генератора или двигателя.

При соединении потребителя звездой при равномерной нагруз­ке фаз

, а

Тогда

При соединении потребителей треугольником при равномерной нагрузке фаз

, а

Тогда

Таким образом, при равномерной нагрузке фаз при соединении потребителей звездой и треугольником мощности трехфазного тока определяются выражениями:

активная мощность (16.29)

реактивная мощность (16.30)

полная, мощность (16.31)

или при неравномерной нагрузке по (16.27)

При неравномерной нагрузке фаз полная, или кажущаяся, мощность трехфазного тока может быть определена суммой полных мощностей каждой фазы, выраженной в комплексной фор­ме, а именно

(16.32)

Равномерную нагрузку в трехфазных цепях обеспечивают элек­трические двигатели трехфазного тока, обмотки которых могут быть соединены или звездой, или треугольником.

 

 

Основные законы электрических цепей постоянного тока. Линейные цепи с одним и несколькими источниками питания. Топологические параметры и методы расчета электрических цепей.

 

Ветви, содержащие источник электрической энергии, называются активными, а ветви, не содержащие источников, называются пассивными.

Графическое изображение электрической цепи, содержащее словные обозначения ее элементов, называется схемой электрической цепи. Все основные и вспомогательные элементы в схемах электрических цепей имеют условные обозначения. Схема электрической цепи показана на рис. 2.1.

В электрической цепи различают два участка: внутренний и внешний. Источник является внутренним участком электрической цепи. Все остальные элементы относятся к внешнему участку электрической цепи.

 

 

Рис. 2.1.

 

Схема замещения электрической цепи состоит из совокупности различных идеализированных элементов, выбранных так, чтобы можно было с заданным или необходимым приближением описать процессы в цепи.

Ветвь электрической цепи – участок цепи, вдоль которого протекает один и тот же ток.

Узлом электрической цепи (узловой точкой) называется место соединения электрических ветвей. В узловой точке сходятся как минимум три ветви (проводника).

Контуром электрической цепи - замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям так, что ни одна ветвь и ни один узел не встречается более одного раза.

 

Ток в электрической цепи

 

Электрический ток — это явление упорядоченного (направленного) перемещения заряженных частиц в проводнике под действием электрического поля.

Электрический ток может существовать только в замкнутой электрической цепи.

Интенсивность направленного перемещения электрических зарядов в замкнутой электрической цепи характеризует величину тока.

Обозначается величина постоянного тока буквой I, а переменного - i (мгновенное значение). Величина тока I определяется количеством электричества (зарядов), проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени t:

(2.1)

Измеряется ток в амперах, т. е. (ампер) - единица измерения тока.

Постоянным называется ток, величина и направление которого не изменяется с течением времени.

За направление тока в замкнутой электрической цепи принимается направление от положительной клеммы источника к его отрицательной клемме по внешнему участку цепи (рис. 2.1).

Таким образом, направление тока противоположно направлению перемещения электронов в замкнутой цепи. Ток в цепи направлен так, как перемещались бы положительные заряды.

В неразветвленной электрической цепи (рис. 2.1) ток на всех участках (во всех сечениях) цепи имеет одинаковое значение, в противном случае в какой-либо точке электрической цепи накапливались бы заряды, чего не может быть в замкнутой электрической цепи.

Отношение величины тока в проводнике I к площади его поперечного сечения S характеризует плотность тока в этом проводнике.

Обозначается плотность тока буквой J.

(2.2)

Единицей измерения плотности тока является ампер на квадратный метр

Как на практике площадь сечения проводов обычно выражают в мм², то плотность тока выражают [J] = А/мм².

Плотность тока — величина векторная. Вектор плотности тока направлен перпендикулярно площади сечения проводника.

Допустимая плотность тока определяет способность проводника определенного сечения выдерживать ту или иную токовую нагрузку. Так, например, допустимая плотность тока для монтажных проводов [ J ] = (6÷8) А/мм². По допустимой плотности тока определяют сечение проводов коротких линий и проверяют сечение проводов длинных линий, рассчитанных по допустимой потере напряжения. Допустимая плотность тока в проводах из разного материала и различных марок при разных условиях монтажа приводится в справочной литературе (Приложение 11).