Режимы работы электрических цепей
В электрической цепи различают активные и пассивные элементы (участки). Активными считаются элементы, в которых преобразование энергии сопровождается возникновением ЭДС (аккумуляторы, генераторы). Пассивными считаются элементы, в которых ЭДС не возникает.
Параметры, характеризующие работу электрической цепи (рис. 2.5) при различных режимах, определяются следующими выражениями.
Ток в замкнутой цепи 
Напряжение на клеммах источника 
.
Падение напряжения на сопротивлении источника 
Полезная мощность (мощность потребителя)
Исследуем изменение этих величин при изменении сопротивления R от бесконечности (режим холостого хода) до нуля (режик короткого замыкания).
1. в режиме холостого хода (ключ К разомкнут) 
2. В режиме короткого замыкания 
Таким образом, полезная мощность Р при холостом ходе и коротком замыкании равна нулю. Следовательно, при каком-то значении сопротивления R послезная мощность P имеет максимальную величину.
Для определения этого значения определим первую производную полезной мощности по току и приравняем ее к нулю, т.е.
или
Следовательно, максимальная можщность будетпри токе
Максимальная полезная мощность выделяется при
Полезная мощность максимальна, когда сопротивление потребителя R станет равным внутреннему сопротивлению источника 
. Это и есть условие максимальной отдачи мощности источником (2.26)
При максимальной отдаче мощности ток в цепи равен 
, в коэффициент полезного действия.
К 100% КПД цепи приближается в режиме, близком к холостому ходу.
Максимальной отдачи мощности ддобиваются в маломощной аппаратуре: звуковоспроизводящей, радио, магнитофонах и др.
В мощных энергетических установках добиваются максимального КПД.
‘Зависимость напряжений и полезной мощности от нагрузки (тока 
) показана на рис. 2.7. Режим короткого замыкания в 
электрических установках нежелателен, так как он приводит к большому току (больше номинального), т. е. резкому увеличению выделения епла и выходу из строя аппаратуры. Нормальным (рабочим) называется режим работы цепи, при котором ток, напряжение и мощность не превышают номинальных значений — значений, на которые источник и приемники энергии рассчитаны заводом-изготовителем.
Пример задачи с решением 2.1
К источнику электрической энергии с ЭДС Е= 30 В и внутренним сопротивлением 
=1 Ом подключен резистор R, сопротивление которого можно изменять (рис. 2.5). Определить ток цепи 
, Напряжение на клеммах источника U, мошность потребителя Р, мощность источника 
и КПД цепи 
при следующих значениях сопротивлений резистора 
Решение:
1. При сопротивлении резистора 
2. При сопротивлении резистора 
— максимальная отдача мощности)
3. При сопротивлении резистора 
Пример задачи с решением 2.2
При замкнутом ключе К (рис. 2.8) показания вольтметра 6 В, а амперметра 1,5 А. Если ключ А’разомкнут, то вольтметр покажет 6,6 В. Определить сопротивление потребителя R и внутреннее сопротивление источника 
. Сохранен ли баланс мощностей и каков КПД цепи при замкнутом ключе 
Решение:
При разомкнутом ключе К вольтметр показывает величину ЭДС источника 
, а при замкнутом — напряжение на клеммах источника и потребителя 
.
Тогда сопротивление потребителя
а внутреннее сопротивление источника
Баланс мощностей в работающей цели: 
, т.е. 
или 9,9 = 9,9, т.е. баланс мощностей сохранен.
КПД цепи 
Пример задачи с решением 2.3
Электрический чайник, рассчитанный на напряжение 
В и ток 
, ежедневно работает 7 минут. Какое количество тепла ежедневно выделяет его на1реватель и столько стоит потребляемая чайником энергия за 1 месяц (30 дней), если 1 кВт*ч энергии стоит 63 копейки?
Решение:
Ежедневно энергия, потребляемая чайником, составляет
За 1 месяц чайник потребляет энергии
стоимость которой
Количество тепла, выделяемое ежедневно, равно
