『壹』 电路中电位的计算
三个电源首尾相接,互相加强,总电动势E为E1、E2和E3之和,即E = E1 + E2 + E3 = 12V + 15V + 12V = 39V。三个电阻串联,总电阻R为R1、R2和R3之和,即R = R1 + R2 + R3 = 10Ω + 10Ω + 10Ω = 30Ω。根据欧姆定律,电流I等于电动势E除以电阻R,即I = E/R = 39V / 30Ω = 1.3A。电流从电源的正极出发,因此按照电流方向,红线代表电流顺时针流动。接下来,我们使用基尔霍夫电压定律(KVL)计算各点电位。
1. 电位基准点GND的电位为零,因此UA = 0V。
2. 电源E1产生的电位为E1,因此UB = -E1 = -12V。
3. 从GND出发,经过E1的正极到负极,电位降低E1,即UB = -12V。
4. 经过电阻R1,电位增加R1I,因为电流方向与电位降低方向相反,所以UC = UB + R1I = -12V + (10Ω × 1.3A) = -12V + 13V = 1V。
5. 经过电阻R1后,逆着电流方向走过R1,电位再次增加R1I,所以UD = UC + R1I = 1V + (10Ω × 1.3A) = 1V + 13V = 14V。
6. 经过电阻R2,电位再次增加R2I,因为电流方向与电位降低方向相同,所以UE = UD - E2 = 14V - 15V = -1V。
7. 经过电阻R3,电位减少R3I,因为电流方向与电位降低方向相反,所以UF = UE - R3I = -1V - (10Ω × 1.3A) = -1V - 13V = -14V。
8. 经过电阻R3后,顺电流方向走过R3,电位不变,所以UG = UF + E3 = -14V + 12V = -2V。
综上所述,各点电位如下:
- UA = 0V(基准点)
- UB = -12V(电源E1负极)
- UC = 1V(经过R1)
- UD = 14V(经过R1和部分R3)
- UE = -1V(经过R2)
- UF = -14V(经过R3)
- UG = -2V(电源E3负极)