Б) Классификация элементов
А) Классификация электрических цепей 1) Электрические цепи делятся на простыеисложные. К признакам, определяющим простую цепь, можно отнести: - наличие только одного источника энергии (сигнала); - возможность до расчётов указать истинные направления токов во всех ветвях; - соединение элементов цепи выполнено по правилам последовательного, параллельного и смешанного соединений. Отсутствие любого из этих признаков может переводить цепь в категорию сложных. Последовательное-соединение группы идеализированных двухполюсных элементов, при котором через них протекает один и тот же ток. Параллельное- соединение группы идеализированных двухполюсных элементов, при котором все элементы находятся под одним и тем же напряжением. Смешанное- комбинация последовательного и параллельного соединений Для анализа простых цепей используется два метода: - метод свёртки схемы цепи относительно зажимов источника (он же метод определения входного или эквивалентного сопротивления); - метод пропорциональных (определяющих) величин. Методы анализа сложных цепей, например - метод контурных токов (МКТ) и метод узловых напряжений (МУН). 2) В зависимости от характера соединения идеализированных двухполюсных элементов различают неразветвлённые и разветвлённые цепи. В неразветвлённой цепи через все элементы протекает один и тот же ток. В разветвлённой цепи токи через различные элементы могут быть не одинаковы. 3) В теории электрических цепей различают активныеипассивныеэлементы.Соответственно различают активные и пассивные цепи. 4) Цепь, составленная целиком из линейных элементов, называется линейной. Цепь, содержащая хотя бы один нелинейный элемент, называется нелинейной. б) Классификация элементов Под элементами в теории электрических цепей подразумеваются обычно не физически существующие составные части электротехнических устройств, а их идеализированные модели, которым теоретически приписываются определенные электрические и магнитные свойства, так что они в совокупности приближенно отображают явления, происходящие в реальных устройствах. В теории электрических цепей различают активныеипассивныеэлементы.Соответственно различают активные и пассивные цепи. Элементы электрической цепи, осуществляющие преобразование других видов энергии в электромагнитную, расходуемую и запасаемую в других элементах, называются источникамиилиактивными элементамицепи. Активными элементами считаются источники электрической энергии: источники напряжения и источники тока. Элементы цепи, осуществляющие необратимое потребление электромагнитной энергии или ее накопление, являются пассивными элементами.К пассивным элементам электрических цепей относятся сопротивления, индуктивности и емкости. Пассивные элементы.Необратимое потребление энергии с преобразованием ее в тепловую,, механическую, химическую, акустическую осуществляетсяв резистивном элементе R . П ри согласованных направлениях отсчета тока и напряжения, указанных на рисунке, имеем связь, выражаемую законом Ома:uR = Ri, гдеR— сопротивление элемента — параметр, выражающий интенсивность потребления энергии. Независимо от направления тока и закона его изменения во времени потребляемая резистором мощность и энергия положительны: Накопление энергии в магнитном поле осуществляется в индуктивном элементе L, в котором при протекании токаi, изменяющегося во времени, изменяется потокосцеплениеψ=Liи наводится ЭДС (е = — dψ/dt). П араметрL— индуктивность— определяет интенсивность накопления энергии. Для преодоления ЭДСе к зажимам элемента от внешних источников должно быть приложено напряжениеuL= — e=d ψ/dt.Следует обратить внимание на то, что знак в выражении для напряжения определяется согласованным выбором направлений отсчета напряжения и тока, указанным на рис.. Индуктивный элемент потребляет энергию при положительных значенияхdWL = uidt = idψ, когда энергия магнитного поля =JidW возрастает, и отдает ее приdW = idψ < 0. Процесс накопления энергии в электрическом поле осуществляется в емкостном элементе С, ток которого определяется скоростью изменения заряда на обкладках элемента, который, в свою очередь, связан с напряжением между обкладками выражением , гдеС — емкость элемента. Элемент потребляет энергию = и dq при > 0 и отдает ее приudq < 0. Зависимости u(i) резистора,ψ(i) индуктивной катушки,q (и) конденсатора —характеристики элементов — в общем случае имеютнелинейный характер. Обладающие такими характеристиками элементы называютсянелинейными.При линейности соответствующей характеристики параметрыR, L илиС постоянны, и элементы называютсялинейными. Цепь, составленная целиком из линейных элементов, называется линейной.Энергия, накапливаемая в линейных элементахL и С, выражается как Цепь, содержащая хотя бы один нелинейный элемент, называется нелинейной. Активные элементы.Реальные источники энергии часто работают в одном из следующих режимов: 1) во всем диапазоне допустимых значении тока напряжение на зажимах мало зависит от протекающего тока; 2) наоборот, в рабочем диапазоне ток, генерируемый источником, мало зависит от напряжения на его зажимах. Идеализация свойств источников 1-го типа приводит к источнику ЭДС е — элементу, напряжение на зажимах которого не зависит от протекающего через этот источник токаi, а определяется лишь внутренними свойствами источника. Стрелка внутри кружка, схематически изображающего источник ЭДС, показывает направление действия ЭДС — направление, в котором за счет преобразования энергии осуществляется перемещение положительных зарядов внутри источника. В результате на верхнем зажиме источника образуется избыток положительных, а на нижнем зажиме — отрицательных зарядов. Эти обозначения также используют для маркировки зажимов источника ЭДС. В результате вне источника между его зажимами возникает напряжение. При использовании изображенного стрелкой на рис. направления отсчета напряжения имееми=е.Принятое направление отсчетаисоответствует направлению линий напряженности электрического поля, возникающего в окружающем источник пространстве. Эти линии, не показанные на рис., направлены от верхнего зажима источника к нижнему. Если к зажимам источника присоединить пассивный элемент, то это электрическое поле вызовет движение положительных зарядов во внешней цепи — электрический токiв направлении стрелки. Идеализация свойств источников 2-го типа — этоисточник тока, ток которогоJ не зависит от напряженияина его зажимах. Р азумеется, оба указанных типа источников не могут быть реализованы на практике, так как всегда имеет место зависимость напряжения источника ЭДС или тока источника тока от режима нагрузки. Это обстоятельство иногда подчеркивают, называя рассмотренные виды источниковидеальными источниками. При описании свойств компонентов электронных цепей (например, биполярных и полевых транзисторов) возникает необходимость ввести так называемые управляемые (зависимые) источники ЭДС и тока,параметры которых в отличие от рассмотренных вышенезависимых источниковзависят от напряжений или токов на других участках рассматриваемой электрической цепи. Можно ввести четыре типа управляемых источников. 1) Источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН) или усилитель напряжения. 2) Источник напряжения, управляемый током (ИНУТ) 3) Источник тока, управляемый напряжением (ИТУН). 3) Источник тока, управляемый током (ИТУТ) или усилитель тока. 2. Эквивалентные преобразования схем, в том числе взаимные преобразования звезды и треугольника Преобразование треугольник-звезда — способ эквивалентного преобразования пассивного участка линейной электрической цепи — «треугольника» (соединения трёх ветвей, которое имеет вид треугольника, сторонами которого являются ветви, а вершинами — узлы), в «звезду» (соединение трёх ветвей, которые имеют один общий узел). Эквивалентность «треугольника» и «звезды» обусловлена тем, что при одинаковых напряжениях между одноименными выводами электрической цепи токи, которые втекают в одноименные выводы, а следовательно и мощности также будут одинаковыми[1]. Дальнейшие рассуждения проводятся для резисторов, но фактически применимы к произвольным импедансам.
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (285)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |