Bazele teoriei circuitului

V.I.Veprintsev. Bazele teoriei circuitului.

Circuitul electric este un set de dispozitive destinate trecerii curentului electric și sunt descrise utilizând conceptele de tensiune și curent. Circuitul electric compus din surse (generatoare) și consumatorii de energie electromagnetice - sau receptoare nagruz-

Sursa numit dispozitiv creare (generatoare) curenți și tensiuni. Sursele pot acționa dispozitive (baterii, celule de baterie, termocupluri, traductoare piezoelectrice, diferite generatoare și așa mai departe. E.) Conversia diferitelor tipuri de energie (chimice, termice, mecanice, lumina, molecular cinetică și colab.), În energie electrică. Sursele includ și primirea de antene, în care nu există nici o schimbare în tipul de energie.

aparate consumatoare (rezervându) sau de conversie a energiei electrice în alte forme de energie (termică, mecanică, lumină și așa mai departe. D.) receptor de apel. Pentru a încărca și transmit antene care emit energie electromagnetică în spațiu.

Baza teoriei circuitelor electrice este principiul de modelare. Astfel, circuitul electric real înlocuiește unele idealizate format din elemente interconectate idealizate. Sub elemente idealizate sunt destinate diverse dispozitive, care sunt atribuite anumite proprietăți electrice și magnetice, astfel încât acestea sunt afișate cu un anumit fenomen de precizie care apar în dispozitivele reale. Astfel, fiecare element al circuitului corespunde unei relații specifice între multitudinea de curenți și tensiuni.

Teoria circuitului distinge elemente active și pasive. Elementele active sunt considerate surse de energie electrică: sursele de tensiune și a surselor de curent. Elementele pasive includ rezistență, inductanță și capacitate. Lanțuri conținând elementele active, numite activă, constând numai din elemente pasive - pasive.

Curentul electric este atribuită direcția care coincide cu direcția de deplasare a taxelor pozitive. Caracteristici cantitative - valoarea curentă instantanee (valoarea la un moment dat)

în cazul în care dq - a trecut în timpul dt timp după o secțiune transversală a conductorului taxa. În curentul sistemului SI măsurat în amperi (A).

Pentru a transfera o dq de încărcare elementară pe orice secțiune de circuit pasiv, energia trebuie să fie cheltuite

Aici u - valoarea tensiunii instantanee (diferența de potențial) la bornele porțiunii de circuit pasiv. Diferența de potențial - valoarea scalară care se determină prin operarea intensității câmpului electric în transferul unui singur sarcină pozitivă la o porțiune pasivă predeterminată. În sistemul SI, tensiunea este măsurată în volți (V).

În general, curent și tensiune sunt funcții de timp și pot avea semn și magnitudinea diferite la diferite momente de timp.

În teoria circuitelor se caracterizează prin direcția mărcii curente. curent sens pozitiv sau negativ numai atunci când se compară direcția la-

ka în raport cu o direcție pozitivă aleasă arbitrar.

care este de obicei indicată de săgeată (figura 1).

O direcție pozitivă de tensiune nu este conectat cu direcția pozitivă a curentului. Dar, prin direcția pozitivă a tensiunii de la punctul A la punctul b. condiționat cred că potențialul punctului de un punct mai mare potențial b. În general, în problemele de calcul a circuitelor electrice este considerată direcția pozitivă a curentului în ramura care coincide cu direcția pozitivă a tensiunii dintre nodurile care se ramifică.

Dacă sub influența tensiunii aplicate U printr-un traseu de circuit trece o sarcină q electric. se angajează cu activitatea elementară sau prin introducerea energiei receptorului este egal cu:

dw = u = dq dt ui.

Energia determinată prin formula dată este livrată sursa și consumată în receptor, adică. E. Transformată într-o altă formă de energie, cum ar fi căldura, o parte din acesta este stocat în câmpurile electrice și magnetice, elementele de circuit.

Valoarea instantanee a ratei de schimbare a energiei furnizate circuitului,

p = dw dt = u dq dt = ui.

Se numește puterea instantanee.

Energia primită de către receptor în intervalul de timp de la 1 t la t 2. Sunteți o

Munca SI și energia este măsurată în jouli (J), puterea în wați (W).

Elementele circuitului

1. Elemente pasive.

Resistance este numit element de circuit idealizată ce caracterizează conversia energiei electromagnetice în orice alt tip de energie (căldură -. Încălzire, energie mecanică, radiații electromagnetice și al), Ie având numai proprietăți de disipare ireversibilă a energiei ... Desemnarea de rezistență condițional prezentată în figura 2.

Un model matematic care descrie proprietățile de rezistență, determinată

legea lui Ohm, legea este.

u = Ri sau i = Gu.

Aici, R și G - parametrii subcircuit numit respectiv co

rezistență și conductanta, G = 1 / R. Rezistența este măsurată în ohmi (ohmi) și conductivitate - în siemens (SIM).

Puterea instantanee furnizată rezistenței

P R = Ri = 2 ui = Gu 2.

Energia electrică primită de rezistența și transformată în căldură în intervalul de timp de la 1 t la t egal cu 2 .:

t. e. reprezintă inductanța fluxului magnetic pe unitatea de curent asociat. In sistemul SI, inductanța este măsurată în henry

Dacă bobina cuprinde înfășurări n identice (5b), fluxul magnetic total (linkage flux)

în cazul în care F „- de flux penetrant fiecare dintre spirele. Inductanței bobinei în acest caz,

În general, dependența de flux pe neliniare curent (figura 6 a), prin urmare, inductanța este de asemenea neliniare.

Comunicarea între curent și tensiune în întreaga inductor este determinată pe baza legii inducției electromagnetice, prin modificarea fluxului de legătură determină emf autoinducție

numeric egală și în semn opus rata de schimbare a fluxului magnetic total.

În cazul în care inductanța este independentă de curent, atunci valoarea

u L = - e L = L dt di

Se numește tensiune (sau cădere de tensiune) peste inductor. Din ultima expresie rezultă că curentul în inductor

i L (t) = L - ∫ ∞ u L dt.

și anume definit de zona delimitată u L (figura 7) a curbei de tensiune.

Puterea instantanee are sens pentru a schimba viteza de energia stocată în câmpul magnetic:

p L = u L i = Li dt di.

Energia stocată în câmpul magnetic inductor, la un moment t arbitrar este definit prin formula

Se consideră că, atunci când - ∞ ≤ t ≤ 0, curentul în inductor este zero. Dacă o porțiune de flux magnetic asociat cu o bobina L 1. legat singur

temporar și cu o bobină L 2. că aceste bobine au un parametru MS-numit

Du- inductivității reciprocă. inductivității reciprocă determinată ca un raport de flux de o bobină de inducție reciprocă a curentului în celălalt

În prima și a doua bobinele sunt induse prin e. d. a. inducție reciprocă egală

e 1 M = - 12 dF dt = - M di dt 2; e 2 M = - 21 dF dt = - M di dt 1.

Aceste expresii sunt valabile cu condiția ca M să fie independentă de curenții care curge în cele două bobine.

Inductanța mutuală este, de asemenea, măsurată în Henry (H).

Element de circuit numit capacitanță idealizată ce caracterizează stocate în circuitul energiei câmpului electric. inductor Simbol prezentat în Fig.8.

În cazul în care rezumă cei doi electrozi (figura 9, a) de tensiune acumulată pe ele de mărime egală și de semn opus taxe + q și în spațiul din jur creează un câmp electric.

Conform Gauss teorema - Ostrogradskii fondant F E deplasament electric vector D