- •Законы и элементы электрических цепей
- •1.1. Элементы электрических цепей
- •1.1.1. Приемники электрической энергии
- •Источники электрической энергии, соединительные линии, измерение токов и напряжений
- •Законы Ома и Кирхгофа
- •1.3. Способы соединения элементов электрических цепей
- •2. Электрические цепи постоянного тока
- •2. 1. Понятие двухполюсника
- •2. 2. Расчет простых цепей
- •2. 3. Расчет сложных цепей
- •2. 3. 1. Расчет методом наложения
- •2. 3. 2. Баланс мощности
- •2. 3. 3. Расчет по законам Кирхгофа
- •2. 3. 4. Расчет методом контурных токов
- •2. 3. 5. Расчет методом эквивалентного генератора
- •2. 3. 6. Расчет методом двух узлов
- •2. 3. 7. Режимы работы электрической цепи
- •3. Электрические цепи переменного тока
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Средняя мощность и действующее значение переменного тока
- •3.3. Комплексное представление синусоидального тока
- •3.4. Синусоидальный ток в пассивных элементах
- •3.5. Символический метод расчета цепей переменного тока
Законы и элементы электрических цепей
1.1. Элементы электрических цепей
Рис. 1. 1. Положительное
направление напряжения и тока на
элементах
Э
Рис. 1. 2. Временные
диаграммы постоянного (а), переменного
синусоидального (б) и переменного
импульсного (в) токов
Электрический ток как упорядоченное движение электрических зарядов характеризуется направлением. За положительное направление тока принято направление движения положительных зарядов. Минимальный заряд определяется зарядом электрона и равен 1,6∙10-19, измеряется в кулонах [Кл]. Положительные направления тока и напряжения на схемах электрических цепей изображают стрелками (рис. 1. 1).
В электротехнике различают постоянный и переменный токи (рис. 1. 2). Постоянным называется ток, амплитуда и направление которого не изменяются со временем (рис. 1. 2, а), I=const. Переменный ток характеризуется мгновенным значением i(t), которое определяется в каждый момент времени. На рис. 1. 2, б изображен переменный синусоидальный ток, который описывается законом , где Im – амплитуда тока, Т – период изменения тока, ω=2π/Т – циклическая частота изменения тока. На рис. 1. 2, в изображен переменный импульсный ток, который описывается законом
,
где Im – амплитуда тока, Т – период изменения тока, tи – длительность импульса тока.
Э
Рис. 1. 3. Примеры
ВАХ линейных (а) и нелинейного (б)
элементов
Если электрическая цепь состоит из линейных элементов, то она называется линейной. Для линейных цепей применим принцип суперпозиции. Согласно ему реакция цепи на сумму воздействий равна сумме реакций на каждое воздействие.
Если в электрической цепи есть хотя бы один нелинейный элемент, то вся цепь называется нелинейной. Для такой цепи принцип суперпозиции неприменим.
При протекании электрического тока переносится энергия, скорость изменения этой энергии характеризуется мгновенной мощностью
. (1.1)
Мгновенная мощность измеряется в ваттах [Вт] и имеет знак. При p>0 энергия источника расходуется, а при p<0 она возвращается к источнику. Энергия, поступившая в приемник за интервал времени от 0 до Т, выражается интегралом
. (1.2)