1. Лабораторная работа № 1
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Согласно ГОСТ 19880-74 электрическая цепь – это совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которой могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе (ЭДС), токе и напряжении. Т.е. электрическая цепь (ЭЦ) обязательно должна иметь замкнутый путь для электрического тока, а учитывая, что ЭДС – это напряжение источника электрической энергии в режиме холостого хода, то для описания электрической цепи достаточны два основных понятия: ток и напряжение.
По функциональному назначению различают силовые электрические цепи (или цепи энергопередачи) и сигнальные (или цепи электросвязи) [1]. Цепи энергопередачи предназначены для производства, передачи, преобразования и использования электрической энергии. Примером таких цепей могут служить, например, источники электропитания радиоэлектронных устройств. Цепи электросвязи (представляющие наибольший интерес для специалистов в области радиотехники и электросвязи) предназначены для формирования, преобразования, передачи и приема сигналов, которые, по сути, являются материальными носителями информационных сообщений. Силовые и сигнальные цепи имеют много общего и полностью соответствуют приведенному выше определению электрической цепи. Особенности цепей энергопередачи (в зависимости от сферы их применения) рассматриваются в специальных дисциплинах.
Свойства ЭЦ определяются свойствами входящих в нее объектов и устройств (компонентов цепи), которые характеризуются следующими основными параметрами:
- электрическим сопротивлением R, измеряемое в омах (Ом), или электрической проводимостью G=1/R, измеряемой в сименсах (СМ);
- электрической емкостью С, измеряемой в фарадах (Ф);
- индуктивностью L, измеряемой в генри (Гн).
Электрическая цепь является линейной, если основные параметры всех компонентов ЭЦ не зависят от величины тока или напряжения в них. В нелинейных ЭЦ основные параметры хотя бы одного компонента ЭЦ зависит от тока или напряжения в нем.
Электрические цепи, в которых получение электрической энергии в источниках, ее передача и преобразование в приемниках происходит при неизменных во времени токах и напряжениях, называют цепями постоянного тока.
Основные элементы (компоненты) электрической цепи можно разделить по функциональным признакам на источники энергии (источники ЭДС) и приемники (потребители энергии), которые соединены между собой проводами. Конструктивными компонентами ЭЦ являются резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, источники питания, диоды, транзисторы и другие приборы элементной базы радиоэлектронной аппаратуры и электротехники. Каждый из конструктивных элементов может быть охарактеризован несколькими основными параметрами. Например, катушка индуктивности обладает не только собственно индуктивностью, но и сопротивлением провода, из которого она изготовлена, и межвитковой емкостью.
Компоненты ЭЦ, которые полностью характеризуются основными параметрами R, L, C, называются пассивными компонентами. Активные компоненты (источники) характеризуются величиной ЭДС – напряжения холостого хода или величиной тока короткого замыкания, а также величиной внутреннего сопротивления (или проводимости) источника. Для удобства анализа электрической цепи ее заменяют расчетной схемой замещения, т.е. идеализированной цепью, все компоненты которой состоят из набора идеализированных элементов, каждый из которых обладает только одним основным параметром. При этом в качестве соединительных проводов используются идеальныепроводники, для которых основные параметры R = L = C = 0.
Для цепей постоянного тока можно выделить три идеализированных элемента: идеальный источник напряжения (ИИН), идеальный источник тока (ИИТ) и резистивный элемент. При этом индуктивный и емкостной элементы не рассматриваются, поскольку в цепях постоянного тока катушка индуктивности заменяется идеальным проводником (или резистивным элементом), а наличие в цепи конденсатора эквивалентно разрыву цепи. Условные графические обозначения упомянутых элементов ЭЦ показаны на рис. 1.1.
Идеальный источник напряжения (рис. 1.1, а) создает ЭДС E (В), величина которой не зависит от подключенной к нему нагрузки (величины протекающего через него тока). Поскольку ИИН при коротком замыкании допускает бесконечно большой ток I (при постоянном ЭДС), то он обладает бесконечно большой мгновенной мощностью, что и является его идеализацией. Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения Ri = 0. Стрелка на графическом изображении ИИН указывает направление действия ЭДС, перемещающей положительные заряды внутри источника от вывода с меньшим потенциалом к выводу с большим потенциалом.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
