Идеальный источник тока

У идеального источника тока, величина тока не зависит от величины напряжения на зажимах (рис.5.4.2).

I = const.

Очевидно, что ток короткого замыкания у этого источника всегда равен I_к, а его напряжение холостого хода равно бесконечности (U_хх = ∞). Поскольку ток у идеального источника тока неизменен (ΔI = 0), то он имеет внутреннее сопротивление, равное бесконечности.

R_ВН = = ∞.

П

Рис. 5.4.2 Обозначение и ВАХ идеального

источника тока

ри положительном напряжении и токе источник отдаёт энергию с электрическую цепь и работает в режиме генератора (Г). При обратном направлении напряжения – источник принимает энергию из цепи и работает в режиме приёмника (П).

Реальный источник напряжения

У реального источника напряжения напряжение на зажимах уменьшается

при увеличении тока (рис. 5.4.3).

Такой ВАХ соответствует уравнение для определения напряжения при любом токе.

зажимах при любом токе:ения пе для определения напряжения пртоянного тока.000000000000000000000000000000000000000000000000000

U = U_xx - R_ВН I,

где внутреннее сопротивление источника

R_ВН = ≠ 0.

О

Рис. 4.4.3 Обозначение и ВАХ реального

источника напряжения

но также определяется черезU_хх и I_кз

.

5.4.2. Пассивные элементы электрических цепей

К пассивным элементам электрических цепей относятся резисторы (R), катушки индуктивности (L) и конденсаторы (С). Они являются линейными элементами, если их сопротивление, индуктивность и ёмкость остаются постоянным при любом напряжении и токе.

Частотные характеристики пассивных элементов электрических цепей – это зависимость их сопротивления и фазового сдвига (φ) между напряжением и током от частоты (f).

Реальные пассивные элементы электрических цепей обладают как сопротивлением R, так и индуктивностью L, и емкостью C. Однако во многих случаях некоторыми характеристиками элемента можно пренебречь из-за их незначительности по сравнению с более значимым. То есть у резистора можно пренебречь индуктивностью и ёмкостью, у катушки индуктивности можно пренебречь сопротивлением и ёмкостью, а у конденсатора можно пренебречь сопротивлением и индуктивностью. Такие элементы электрических цепей называются идеальными, и они используются как для представления реальных элементов, так и для составления схем их замещения в расчётных схемах. В дальнейшем рассмотрим идеальные пассивные элементы электрических цепей.

Резистор

Резистор – это элемент электрической цепи, преобразующий электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, механическую, световую, химическую). Из определения видно, что резистором на схеме электрической цепи можно обозначать любой элемент, потребляющий активную энергию, мощность которой может быть рассчитана по формулам:

P = U_RI = RI² = (Вт),

гдеR – сопротивление резистора, измеряемое в Омах, R = const (для линейных резисторов);

U – действующее значение приложенного к резистору напряжения (В);

I – протекающий по резистору ток (А).

Математическая модель резистора

.

В

Рис. 5.4.4 Обозначение и частотные характеристики резистора

линейных электрических цепях принято (с определённым допущением), чтосопротивление резистора не зависит от частоты R(f) = const, и он не создаёт сдвига по фазе между напряжением и током φ_R(f) = 0. Поэтому его частотные характеристики R(f) и φ_R(f) имеют вид (рис. 5.4.4).

В связи с отсутствием сдвига фаз на переменном токе векторы напряжения и тока резистора на комплексной плоскости всегда совпадают по фазе (рис. 5.4.5).

На переменном токе закон Ома для резистора имеет вид

Ủ_R = R Ỉ .

Рис. 5.4.5. Векторная

диаграмма резистора