Вот как неправильно применяется принцип суперпозиции.
Когда мы применяем метод суперпозиции, мы рассматриваем каждый источник энергии в цепи изолированно, одновременно «отключая» другие источники энергии. Затем мы добавляем результаты. «Отключение» других источников энергии означает уменьшение их до нуля: 0 В для источников напряжения и 0 А для источников тока.
Теперь (идеальные) источники напряжения имеют нулевое сопротивление. Поэтому, когда они выключены, они становятся короткими: кусок идеального провода. Идеальные источники тока имеют бесконечный импеданс. Когда они выключены и генерируют ток 0А, они открыты.
Таким образом, в двух словах: источники напряжения, которые не рассматриваются, закорочены; источники тока открыты.
Ошибка учителя заключается в замене исключенного источника питания, источника напряжения, на разомкнутую цепь: буквально вытаскивая ее из принципиальной схемы. Это верно только для источников тока.
Ω
смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab
Ага! И вот теперь происходит то, что большая часть тока протекает через делитель напряжения R2-R3. Узел цепи между R2 и R3 находится почти на 40 В, и поэтому R1 видит 1А тока.
Конечно, промежуточное напряжение очень чувствительно к точным значениям R2 и R3, что нереально. Это не проблема.
mΩ
(Чтобы моделировать это с большей реалистичностью, мы должны включить внутреннее сопротивление батареи. То есть мы не заменяем батареи, которые мы анализируем, не короткими замыканиями, а их внутренним сопротивлением.)
Почему применяется упрощенное рассуждение делителя напряжения: это потому, что маленькие значения R2-R3 перекрывают большое значение R1. Мы можем нарисовать схему анализа следующим образом:
смоделировать эту схему
Когда полное сопротивление через делитель напряжения меньше, чем примерно в двадцать раз меньше его нагрузки (правило 1:20), мы можем сделать вид, что нагрузки нет при расчете напряжения в средней точке. Здесь разница в тысячи, благодаря сознательному выбору R2 и R3.
Конечно, вместо этого краткого рассуждения мы можем провести точный анализ, согласно которому ток через R2 равен сумме токов через R3 и R1, а напряжение средней точки оказывается чуть меньше 40 В из-за крошечного Эффект нагрузки R1.