Электротехника и электроника. Электрическая цепь

Литература:
1. Касаткин А.С., Немцов М.В Электротехника.- М.:
Издательский центр «Академия», 2003
2. Электротехника

Основные понятия и законы теории электрических цепей

Электрическая цепь – это совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока

Электрическая цепь
служит для передачи,
распределения и
преобразования
электромагнитной энергии

Свое назначение
электрическая цепь
выполняет при наличии в
ней электрического тока
и напряжения

Электрический ток в проводнике – это направленное движение электрических зарядов

(+)

1

i

(-)

2

Для измерения тока применяются амперметры. Амперметр включается последовательно в цепь

Ток возникает под влиянием электрического поля, которое, действуя на электроны, приводит

Потенциал точки – это потенциальная энергия, которой обладает единичный положительный заряд,

Напряжение – это разность потенциалов между двумя точками электрического поля

Напряжение равно энергии, которая затрачивается на перемещение единицы заряда из одной

Напряжение измеряют вольтметрами. Вольтметр подключают к точкам, между которыми необходимо измерить

Энергия электрического поля – это энергия, затраченная на перемещение заряда q

Мощность характеризует преобразование энергии на участке цепи и равна скорости изменения

Источники и приемники электромагнитной энергии

Источники – это устройства, в которых происходит процесс преобразования химической, тепловой,

Приемники – это устройства, в которых электромагнитная энергия превращается в другие

Двухполюсник - любая часть электрической цепи, имеющая два зажима
Активный двухполюсник

Каждый источник электрической энергии характеризуется электродвижущей силой – ЭДС.
ЭДС –

При расчете электрической цепи ее заменяют схемой замещения, которая отображает

Активные элементы: источники ЭДС и источники тока.
Пассивные элементы: резистивные, индуктивные

1. Резистивный элемент необратимо преобразует электромагнитную энергию в тепло.

R [Ом]

- проводимость

Мгновенная мощность, поступающая в сопротивление

Электрическая энергия, поступившая в сопротивление R и превращенная в тепло, начиная

Закон Ома

Впервые (для металлов) его установил немецкий ученый Георг Ом в

uR

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) – это зависимость напряжения на сопротивлении от

2. Емкостной элемент – это элемент, приближенно заменяющий конденсатор, в котором

Емкость – это коэффициент пропорциональности между зарядом обкладки конденсатора и напряжением

Слева - конденсаторы для поверхностного монтажа; справа - конденсаторы для объёмного

Связь между током и напряжением на емкостном элементе

Когда ток положителен, в

Схема замещения реального конденсатора

3. Индуктивный элемент – это элемент, приближенно заменяющий индуктивную катушку, в

Индуктивность L – это коэффициент пропорциональности между потокосцеплением и током, текущим

Если все витки пронизываются одним и тем же магнитным потоком, то

Схема замещения индуктивной катушки

1. Источник ЭДС – это источник, ЭДС е которого не зависит

Внешняя характеристика

Мощность источника ЭДС

Источник тока J – это источник, который дает ток, не зависящий

Внешняя характеристика

Мощность источника тока

Активные и пассивные элементы
применяются для составления
схем замещения реальных
источников электромагнитной
энергии

Например, схема замещения аккумулятора:

E=UXX (I=0)

J=IКЗ=E/RВН (U=0)

Топологические
понятия

Топологические понятия
применяются
при анализе и расчете
схем замещения электрических
цепей

Схема – это графическое изображение электрической цепи.

Ветвь – это участок

N=4 – число узлов

М=6 – число ветвей

Граф – это изображение схемы в виде линий (ветвей) и точек

Дерево – это часть графа, соединяющая все узлы, но ни

Хорды – это ветви, которые дополняют дерево до графа

Независимый контур – это контур, который состоит из ветвей дерева и

Законы Кирхгофа

Первый закон Кирхгофа:
алгебраическая сумма токов в узле равняется нулю

Этот закон характеризует непрерывность электрического тока. Если схема имеет N узлов,

Второй закон Кирхгофа:
в контуре алгебраическая сумма падений напряжения на пассивных

По второму закону Кирхгофа можно записать M–N+1 независимых уравнений, где М