Теория / 1.1. Основные определения, относящиеся к линейным электрическим цепям
Электрической цепью называется
совокупность устройств и элементов, соединенных между собой и обеспечивающих прохождение электрического
тока. То есть это совокупность источников и приемников энергии, соединительных
проводов и измерительных приборов.
Источники электрической энергии –
это устройства, в которых происходит преобразование различных видов энергии (тепловой, химической,
механической) в электрическую.
Приемники электрической энергии (потребители, нагрузка) – это
устройства, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии.
Электрические цепи, в которых получение и
преобразование электрической энергии
происходят при неизменных во времени токах и напряжениях, называются цепями
постоянного тока. Электрические цепи, в которых ток и напряжение изменяются с
течением времени по величине и направлению называются цепями переменного тока.
Электрические цепи подразделяются на линейные и нелинейные.
Линейной электрической цепью
называется цепь, состоящая только из линейных элементов. Если в цепи имеется
хотя бы один нелинейный элемент, то цепь будет нелинейной.
Линейные элементы – это элементы
электрической цепи, сопротивление которых не зависит от проходящего по ним тока
или напряжения на их зажимах. Вольт-амперная
характеристика (зависимость тока от
напряжения) для линейных элементов представляет собой прямую линию; для
нелинейных – кривую.
Любую электрическую цепь и происходящие в ней процессы
можно описать с помощью понятий:
ток I [A], Ампер;
напряжение U [B], Вольт;
электродвижущая сила (ЭДС) Е [B], Вольт;
сопротивление R или r [Ом], Ом;
проводимость G или g
[См], Сименс;
индуктивность L [Гн], Генри;
емкость С
[Ф], Фарада.
Основной целью изучения электрических цепей является
анализ режимов работы этих цепей. На основе такого анализа можно определить,
при каких условиях и с какой эффективностью будет работать радиотехническое оборудование. В большинстве
случаев эта цель достигается определением токов на всех участках электрической
цепи. Зная токи, можно найти напряжения и мощности отдельных элементов.
Для удобства расчетов электрическую цепь заменяют
схемой замещения.
Схема замещения или электрическая схема
– это графическое изображение электрической цепи с помощью условных знаков. Топологию
электрической цепи определяют геометрические элементы схемы, которыми являются
ветви, узлы и контуры.
Ветвь образуется одним или
несколькими последовательно соединенными элементами цепи (рис. 1.1). По всем
элементам ветви протекает один и тот же ток.
По своему электрическому смыслу схемы а) и б) идентичны и содержат один узел. Участки цепи между точками 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 не содержат элементов, следовательно, не являются ветвями. Представив схему б) в виде а), получим один узел, поэтому точки 2, 3, 4 называют фиктивными или устранимыми узлами.
Узел является независимым, если к нему подходит хотя бы одна ветвь, не входящая в другие узлы. Число независимых узлов всегда на единицу меньше, чем общее число узлов в схеме. Если общее число узлов п, то число независимых узлов N = n – 1.
Исходя из понятия узла, ветвь можно охарактеризовать как участок цепи между двумя соседними узлами.
Контур – это любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.
Для расчета электрических цепей используются независимые контуры. Независимый контур должен включать в себя хотя бы одну ветвь, не входящую в другие контуры.
Число независимых контуров рассчитывается по формуле
К = т – (п – 1) = т – N.
Здесь т – число ветвей.
Для примера рассмотрим контур, приведенный на рис. 1.3.
Данная схема содержит 4 ветви, 6 контуров и 2 узла. Линии схемы, в которых отсутствуют элементы цепи, не являются ветвями. Так как линия 2–2` не является ветвью, то узел 2` является «фиктивным», или устранимым узлом.
Так как данная схема содержит четыре ветви и два узла, следовательно,
независимых узлов: N = n –1 = 2 – 1 = 1;
независимых контуров: К = т – (п –1) = 4 – (2 – 1) = 3.
Комментариев нет:
Отправить комментарий