Приведенные примеры показывают, что основные свойства реальных элементов электрических цепей можно описать с использованием четырех параметров: сопротивления R, индуктивности L, емкости С и взаимной индуктивности М. Именно из этого набора параметров формируются так называемые схемы замещения или эквивалентные схемы, которые позволяют проводить математическое исследование электромагнитных процессов в различных электротехнических системах и устройствах.
В дальнейшем под параметрами электрических цепей будем понимать параметры эквивалентных расчетных схем или схем замещения, которые адекватно отражают электромагнитные процессы в реальных электротехнических системах и устройствах.
В практике используются различные виды или классы электрических цепей, разделяемые по определенным, наиболее существенным признакам:
- электрические цепи постоянных и переменных токов;
- линейные и нелинейные электрические цепи;
- электрические цепи с сосредоточенными и распределенными параметрами.
Предметом изучения в данной дисциплине являются линейные электрические цепи постоянных и переменных токов с сосредоточенными параметрами.
Понятие линейности электрической цепи состоит в следующем. Каждый элемент цепи (R, L, С) характеризуется зависимостью входного сигнала от выходного. Например, в случае сопротивления R такая зависимость определяется законом Ома. Если напряжение считать входным сигналом (см. рис. 1.1,а), то ток будет выходным сигналом:
. (1.1)
Рис. 1.1. Сопротивление:
а – изображение на схеме; б – вольт-амперная характеристика
В линейной цепи сопротивление R не зависит от величины тока (R = const), поэтому зависимость i(u) – прямая линия, проходящая через начало координат. Отсюда и название – линейный элемент электрической цепи.
Индуктивность и емкость при выполнении условий L = const и C = const также имеют линейные характеристики и являются линейными элементами.
Линейная электрическая цепь содержит только линейные элементы.
Характеристики нелинейных элементов (диодов, варисторов, транзисторов, катушек с ферромагнитными сердечниками, стабилитронов и пр.) не являются прямыми линиями. Электрическая цепь, содержащая хотя бы один нелинейный элемент, является нелинейной.
Наконец, электрическая цепь является системой с сосредоточенными параметрами, если потери электрической энергии локализуются в сопротивлениях R, магнитные поля – в индуктивностях L и электрические поля – в емкостях С. Количество таких элементов в схемах замещения может быть различным, но все они являются сосредоточенными. Поэтому токи и напряжения рассматриваются зависящими только от времени.
Сопротивление, индуктивность и емкость цепей с распределенными параметрами, в отличие от цепей с сосредоточенными параметрами, распределены в пространстве. Поэтому напряжения и токи в них зависят не только от времени, но и от пространственной координаты. Примером таких цепей являются различные линии.
1.2. Элементы электрических цепей
В дальнейшем изложении под элементами электрических цепей будем понимать элементы схем замещения, используемых для анализа напряжений, токов и других физических величин в реальных электротехнических устройствах и системах.
Элементы электрических цепей разделяются на пассивные и активные. К пассивным элементам относятся сопротивление, индуктивность, емкость и взаимная индуктивность. Активные элементы – это источники: источник напряжения (ЭДС) и источник тока.
1.2.1. Пассивные элементы электрических цепей
Сопротивление R(рис.1.2,а) это идеализированный элемент электрической цепи, в котором имеет место необратимый процесс преобразования электрической энергии в тепловую.
Рис.1.2. Одноэлементные схемы:
а – сопротивление; б – индуктивность; с – емкость
Ток и напряжение в сопротивлении R связаны законом Ома
; 
, (1.2)
где
–
электрическая проводимость.
Единицы измерения: тока – ампер (А), напряжения – вольт (В), проводимости – сименс (См или Ом-1).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.