Strømbalance i et elektrisk kredsløb

Ifølge Joule-Lenz-loven arbejde udført af en jævnstrøm i en modstand,

Hvis en anden konverter af elektromagnetisk energi til mekanisk eller kemisk eller anden form for energi (elmotor, ladebatteri osv.) indgår i den betragtede gren i stedet for en modstand, kan det arbejde, som strømmen udfører i tiden t beregnes i tilfældet, at hvis omformerspændingen er kendt.

I dette tilfælde antager Joule-Lenz-formlen en anden form:

Ved jævnstrøm er den effekt, der leveres til kredsløbssektionen med modstand r givet ved udtrykket:

hvor I, U og r bevarer samme betydning som i Joule-Lenz formlen.

Den strøm, der forbruges i hele det eksterne kredsløb, og den strøm, der leveres af generatoren, er den samme. Den effekt, som generatoren udvikler, er altid større end den, som generatoren giver til det eksterne kredsløb, fordi en del af strømmen bruges til at dække tab inde i selve generatoren.

Et effektbalanceudtryk for en enkelt lukket sløjfe indeholdende en generator med emk E og intern modstand ri og en modstand med modstand r kan fås fra Kirchhoff-ligningen.

Til dette kredsløb

Hvis begge sider af denne ligning multipliceres med strømmen i kredsløbet, vil den resulterende ligning repræsentere effektbalancen i det kredsløb

Effekten udviklet af generatoren er lig med summen af ​​den effekt, der er tabt inde i generatoren og givet til det eksterne kredsløb. P0 = EI er den effekt, der udvikles af generatoren, Pe = UI = I2r er den effekt, som generatoren giver til det eksterne kredsløb, og Pi — I2ri er den effekt, der tabes inde i selve generatoren.

Når du vælger de samme positive retninger af strømmen gennem den dobbelte terminal I og spændingen på den dobbelte terminal U, skal den effekt, der forbruges af de to terminaler, det vil sige produktets brugergrænseflade, være positiv. Hvis det samtidig viser sig, at produktets brugergrænseflade er negativ, vil det betyde, at enheden med to terminaler ikke forbruger elektromagnetisk energi, men tværtimod er den en generator af elektromagnetisk energi og giver denne energi til elektriske kredsløb.

Hvis et antal enheder med to terminaler i et elektrisk kredsløb udsender elektromagnetisk energi til kredsløbet, absorberer de andre denne energi. I et jævnstrømskredsløb kan der ikke forekomme akkumulering af elektromagnetisk energi. Derfor skal summen af ​​den effekt, der forbruges i passive to-terminal-netværk og den tabte effekt inde i generatorerne, være lig med den algebraiske sum af de kræfter, der udvikles af alle generatorer, dvs. summen af ​​produkterne EkIk af alle generatorer, der arbejder i et kredsløb:

hvor n — antallet af grene i kæden.

Balanceligningen opnået for et simpelt kredsløb, der indeholder en generator, kan omskrives ved at udtrykke den effekt, der forbruges i det eksterne kredsløb, som den effekt, der udtrykkes af generatoren, og den effekt, der går tabt inde i generatoren: