Линейные и нелинейные цепи

Тема 1. Основные законы, элементы и параметры электрических цепей.

Электрическая цепь и ее элементы

Электрической цепью называется совокупность источников электрической энергии, преобразователей, потребителей, коммутационной и защитной аппаратуры, проводов и линий передач.

Источником электрической энергии называется преобразователь какого-либо вида энергии в электрическую.

- источник электрической энергии

- иной вид энергии

- электрическая энергия

Примеры:

1. Электрический генератор

- генератор
- механическая энергия

- электрическая энергия

2. Химические аккумуляторы

3. Солнечная батарея

Потребителем электрической энергии называются элементы, преобразующие электрическую энергию в иной вид энергии.

- потребитель электрической энергии

- электрическая энергия

- иной вид энергии

Примеры:

1. Электрический двигатель

- двигатель

- электрическая энергия

- механическая энергия

2. Нагреватели

3. Осветители

Преобразователи – это электрические элементы или устройства, преобразующие электрическую энергию одного вида в электрическую энергию другого вида.

- преобразователь

, - электрическая энергия

Примеры: трансформаторы, выпрямители.

Все устройства и элементы можно разложить на 2 типа: активные и пассивные.

Активные элементы – это элементы, которые создают электрическую энергию.

- активный элемент

- электрическая энергия

К активным элементам относятся:

1. Источник электродвижущей силы или э.д.с. (источник напряжения)

Стрелка показывает, что .

- обозначение источника э.д.с. Единицы измерения э.д.с. [В].

- потенциалы. Единицы измерения [В].

2. Источник тока

- обозначение источника тока. Единицы измерения тока [А].

Все остальные элементы относятся к пассивным элементам. Все приемники, преобразователи и прочие устройства можно представить состоящими из 3 элементов:

1. Резистор – это элемент электрической цепи, на котором электрическая энергия преобразуется в тепловую.

- обозначение резистора. Физическая величина – сопротивление, единицы измерения [Ом].

2. Катушка индуктивности – это элемент электрической цепи, в котором накапливается электромагнитная энергия.

- обозначение катушки индуктивности. Физическая величина – индуктивность, единицы измерения [Гн].

3. Конденсатор – это элемент электрической цепи, в котором накапливается электростатическая энергия.

- обозначение конденсатора. Физическая величина – емкость, единицы измерения [Ф].

Линейные и нелинейные цепи

Цепи различаются на линейные и нелинейные. Если электрическая цепь содержит хотя бы один нелинейный элемент, то она называется нелинейной. В противном случае цепь линейная.

Линейный элемент – это такой элемент, процессы на котором описываются линейным уравнением (алгебраическим, дифференциальным или интегральным).

Нелинейный элемент – это такой элемент, процессы на котором описываются нелинейным уравнением (алгебраическим, дифференциальным или интегральным).

Линейные элементы	Нелинейные элементы
(1) Если , то выражение (1) – линейное Вольт-амперная характеристика (ВАХ)	(2)   , то выражение (2) нелинейное.
(3) Если , то выражение (3) – линейное дифференциальное уравнение.	(4) Если , то выражение (4) – нелинейное дифференциальное уравнение.
(5) Если , то выражение (5) - линейное	(6) Если , то выражение (6) – нелинейное.