diagrama de circuito potencial

Un diagrama de potencial se denomina representación gráfica de la distribución del potencial eléctrico a lo largo de un circuito cerrado, según la resistencia de las secciones incluidas en el circuito seleccionado.

Se elige un lazo cerrado para construir un diagrama de potencial. Este circuito está dividido en tramos de tal forma que existe un usuario o fuente de energía por tramo. Los puntos límite entre las secciones deben estar marcados con letras o números.

Un punto del bucle se conecta a tierra arbitrariamente, su potencial se considera condicionalmente cero. Dando la vuelta al contorno en el sentido de las agujas del reloj desde un punto de potencial cero, el potencial de cada punto límite posterior se define como la suma algebraica del potencial del punto anterior y el cambio de potencial entre estos puntos adyacentes.

El cambio de potencial de un objeto depende de la composición del circuito entre los puntos. Si se incluye un consumidor de energía (resistencia) en la ubicación, el cambio de potencial es numéricamente igual a la caída de voltaje en esa resistencia. El signo de este cambio está determinado por la dirección de la corriente.Si las direcciones de corriente y derivación del bucle coinciden, el signo es negativo; de lo contrario, es positivo.

Si hay una fuente EMF en el objeto, entonces el cambio potencial aquí es numéricamente igual al valor EMF de esta fuente. Si la dirección de derivación del bucle y la dirección de EMF coinciden, el cambio de potencial es positivo; de lo contrario, es negativo.

Después de calcular los potenciales de todos los puntos, se construye un diagrama de potencial en un sistema de coordenadas rectangulares. En el eje de abscisas se dibuja a escala la resistencia de las secciones en el orden en que se encuentran al cruzar el contorno, y en la ordenada, los potenciales de los puntos correspondientes. El diagrama de potencial comienza en el potencial cero y termina después de recorrerlo.

Construya un diagrama de circuito potencial

En este ejemplo, construimos un diagrama de potencial para el primer bucle del circuito cuyo diagrama se muestra en la Figura 1.

Arroz. 1. Diagrama de un circuito eléctrico complejo

El circuito considerado incluye dos fuentes de alimentación E1 y E2, así como dos consumidores de energía r1, r2.

Dividimos este contorno en secciones, cuyos límites se indican con las letras a, b, c, d. Ponemos a tierra el punto a, considerando convencionalmente que su potencial es cero, y rodeamos el contorno en el sentido de las agujas del reloj desde este punto. Por lo tanto, φα = 0.

El siguiente punto en el camino para cruzar el contorno será el punto b. La fuente EMF E1 se encuentra en la sección ab. A medida que nos movemos del polo negativo al positivo de la fuente en esta sección, el potencial aumenta en el valor E1:

φb = φa + E1 = 0 + 24 = 24 V

Al pasar del punto b al punto c, el potencial disminuye según el tamaño de la caída de voltaje en la resistencia r1 (la dirección de derivación del bucle coincide con la dirección de la corriente en la resistencia r1):

φc = φb — Az1r1 = 24 — 3 x 4 = 12V

A medida que avanza al punto d, el potencial aumenta en la cantidad de caída de voltaje a través de la resistencia r2 (en esta sección, la dirección de la corriente es opuesta a la dirección de la derivación del bucle):

φd = φ° C + I2r2 = 12 + 0 NS 4 = 12 V

El potencial del punto a es menor que el potencial del punto d por el valor de la EMF de la fuente E2 (la dirección de la EMF es opuesta a la dirección de derivación del circuito):

φa = φd — E2 = 12 — 12 = 0

Los resultados de los cálculos se utilizan para construir un diagrama de potencial. En el eje de abscisas se grafica en serie la resistencia de las secciones, como sería cuando el circuito está rodeado por un punto de potencial cero. Los potenciales previamente calculados de los puntos correspondientes se trazan a lo largo de la ordenada (Fig. 2).

Dibujo 2… Diagrama de contorno potencial

Patskevich V. A.