2. Дайте определение эдс. Приведите условные обозначения, основные параметры и характеристики источников эдс и тока.

Одной из основных характеристик источников электрической энергии является Э.Д.С. Количественно Э.Д.С. характеризуется работой А, которая совершается сторонними силами при перемещении заряда в один Кулон в пределах источника

. (1.1)

Графически Э.Д.С. изображают стрелкой в кружке. Направление стрелки совпадает с направлением сторонних сил. Перемещение заряда определяет ток источника. Прохождение тока сопровождается потерями на нагрев источника. Количественно потери удобно определять внутренним сопротивлением R_вн. Поэтому условное графическое обозначение источника Э.Д.С. представляет последовательное включение Э.Д.С. Е и внутреннего сопротивления R_вн .

Разность потенциалов на зажимах источника называется напряжением U[B]. Стрелками показаны положительные направления тока и напряжения. В цепи возникнет ток

. (1.2)

При этом напряжение на зажимах источника станет равным

. (1.3)

С увеличением тока напряжение на зажимах источника уменьшается. ВАХ источника Э.Д.С. представляет прямую линию, наклоненную к оси токов под углом , причем

  arctg Rвн.

Если у источника Э.Д.С. R_вн = 0, то его ВАХ имеет вид прямой, параллельной оси токов. Такой источник называют идеальным. Напряжение на зажимах такого источника не зависит от тока.

Если у некоторого источника увеличивать Е и R_вн до бесконечности.Такой источник питания называют источником тока. Ток такого источника I_T определяется отношением

(1.4) .

и не зависит от сопротивления нагрузки, так как Rвн  Rн. Реальный источник тока имеет конечные значения Е и R_вн,

При расчете электрических цепей реальный источник электрической энергии с конечными значениями Е и R_вн заменяют источником Э.Д.С. или источником тока. Ток в нагрузке R_н одинаков и равен

.

Источники питания могут иметь постоянную Э.Д.С. - Е или переменную е(t), изменяющуюся во времени по заданному закону. В первом случае в цепи протекает постоянный ток, и она называется цепью постоянного тока. Во втором случае ток i(t) и напряжение u(t) переменные, поэтому цепь называется цепью переменного тока. В электротехнике чаще других применяются синусоидальные ток и напряжение.

3. Какие элементы электрических цепей называют приемниками электрической энергии? Приведите их параметры и характеристики. Приемники электрической энергии делятся на пассивные и активные. Пассивными называют приемники, в которых под действием приложенного напряжения не возникает Э.Д.С. ВАХ пассивных приемников проходят через начало координат. При отсутствии напряжения ток этих элементов равен нулю.

Основной характеристикой пассивных элементов является сопротивление. Пассивные элементы, сопротивление которых не зависит от приложенного напряжения, называются линейными. Реально таких элементов не существует. Но весьма близки к ним резисторы, реостаты, лампы накаливания и др. Зависимость напряжения от тока в таких элементах определяется законом Ома, т.е. U = IR, где R – сопротивление элемента. Эта зависимость не меняется, если напряжение и ток – переменные.

К приемникам электрической энергии относятся емкостные и индуктивные элементы. При постоянном напряжении, приложенном к емкости, на ее обкладках накапливается заряд

Ток через емкость не протекает. Это означает, что сопротивление емкости в цепи постоянного тока равно бесконечности. Если к емкости приложено переменное напряжение u(t), то и заряд на ее обкладках становится переменным .

В этом случае в цепи возникает ток .

Выражение позволяет определить падение напряжения на емкости, если в цепи протекает переменный ток .

Очевидно, что сопротивление емкостного элемента переменному току определяется законом Ома, но зависит не только от величины, но и от формы тока и напряжения.

Основным параметром индуктивного элемента является индуктивность – L. Если через индуктивность L протекает постоянный ток I, то в ней возникает постоянное во времени потокосцепление самоиндукции .

Будем полагать, что элемент L идеальный, т.е. сопротивление провода витков обмотки катушки индуктивности r отсутствует. Очевидно, что при этом падение напряжения на элементе равно нулю.

Предположим, что индуктивный элемент подключен к источнику переменного тока i(t). Потокосцепление также будет переменным – (t) = Li(t). Изменяющееся потокосцепление наводит в катушке Э.Д.С. самоиндукции .

Так как r=0, то Э.Д.С. е_L(t) уравновешивает напряжение, приложенное к индуктивности .

Выражение позволяет определить ток индуктивности, если известно приложенное к ней напряжение u(t). .

Кроме пассивных приемников в электротехнике применяются активные приемники. К ним относятся электродвигатели, аккумуляторы в процессе их заряда и др.. В активных элементах возникает противо-Э.Д.С. Е. Приложенное к приемнику напряжение уравновешивается противо-Э.Д.С. и падением напряжения на сопротивлении элемента, т.е. .