Попов В.П. Основы теории цепей (1985) (1092095), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

е. для решения основных задач, поставленных перед партией и советским народом Х ХЪ | съездом КПСС. Во всех электротехнических и радиоэлектронных устройствах независимо от их назначения и принципа действия имеют место одни и те же электромагнитные процессы, подчиняющиеся одним и тем же физическим законам. Электромагнитные явления и устройства на их основе можно достаточно строго описать методами т е о р и и э л е к т р о м а г н и тног о г о п ол я. В теории электромагнитного поля оперируют с векто я оряыми величинами, такими, как плотности токов, напряженности алек " ектрического и магнитного полей, Эта теория позволяет описать прои пиаль Ропессы в каждой точке электромагнитного поля с помощью дифференэ1ето альных уравнений в частных производных (уравненийМаксвелла).

етоДЫ теории поля дают возможность рассмотреть в общем виде самые а е Разнообразные явления в любых электротехнических и радиотехии волново лноводы, электровакуумные и полупроводниковые приборы. В то же время эти методы весьма сложны, трудоемки и на практике позволяют решить ограниченное число задач. Для исследования широкого круга устройств можно применять упрощенные методы, так называемые м е т оды теор и и ц еп е й, основанные на замене реального устройства некоторой упрощенной моделью, пропессы в которой описываются скалярными величинами — токами и напряжениями. Отдельные составные части (элемеиты) устройства при этом заменяют моделями, приближенно отражающими основные (в рамках решаемой задачи) свойства соответствующих элементов.

Разработка инженерных методов исследования процессов в электротехнических и радиоэлектронных устройствах, основанных на замене этих устройств упрощенными моделями, составляет п р е д м е т теории цепей. Однако методы теории электрических цепей вследствие принятых допущений и упрощений менее универсальны, чем методы теории поля, в частности их нельзя применять на достаточно высоких частотах, когда длина волны электромагнитных колебаний становится соизмеримой с размерами исследуемого устройства, а также при исследовании процессов излучения, распространения и приема радиоволн; ограничено применение методов теории электрических цепей в тех-.

нике высоких напряжений, при определении параметров и построении упрощенных моделей различных элементов цепей. В этих случаях для исследования процессов, а также для оценки пределов применимости результатов, полученных с помощью теории цепей, необходимо использовать методы теории электромагнитного поля. Основные понятия теории цепей ° 11$1$$$$$$$$1 й ЕЕ ОСНОВНЫЕ ОПРЕЙЕЛЕННЯ Электрическая цепь Э л е к т р и ч е с к о й и е п ь ю называется совокупность уст. ройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которой могут быть описаны с помощью понятий электродвижущей силы, тока и напряжения.

Составные части (элементы) электрической пепи можно разделить на две группы: источники электрической энергии и приемники (нагрузка), К источникам электрической энергии (первичным и с т о ч н и к а м ) относятся различные устройства, в которых происходит преобразование химической, тепловой, механической и других видов энергии в электрическую. Источниками электрической энергии являются; например, гальванические элементы, аккумуляторы, солнечные батареи, гидрогенераторы и т. п. П р и е м н и к и электрической энергии — это элементы электрической цепи, в которых происходит преобразование электрической энергии в другие виды энергии, а также запасание электрической энергии.

Приемниками электрической энергии являются электрические двигатели, лампы накаливания, транзисторы, конденсаторы, индуктивные катушки, резисторы, передающие антенны, громкоговорители и др. Особый класс электрических устройств представляют собой в т ор и ч н ы е н с то ч н и к и энергии, к которым относятся различные блоки питания, выпрямители, стабилизаторы, приемные антенны. В устройствах этого типа осуществляются различные преобразования электрических токов и напряжений, такие, как преобразование постоянного тока в переменный, выпрямление переменного тока, изменение напряжения и т.

п. Вторичные источники получают электрическую энергию от первичных источников и по отношению к ннм должны рассматриваться как приемники электрической энергии. В тоже время по отношенйю к остальной части пепи, которая получает электрическую энергию от вторичных источников, они могут рассматриваться как источники. Основные элементы электрической цепи — источники и приемни- ки электрической энергии — соединяют между собой с помощью вспомогательных элементов: соединительных проводников, ключей, разъемов, кнопок и т. п.

для подключения к остальной части пепи каждый элемент'пепи имеет внешние выводы, называемые также з а ж и м а м и или п о л ю с а м и, В зависимости от числа внешних выводов различают двухполюсные (резистор, конденсатор, катушка индуктивности) и многополюсные (траизистор, трансформатор, электронная лампа) элементы.

В теории цепей предполагается, что каждый элемент цепи полностью характеризуется зависимостью между токами и напряжениями на его зажимах, при этом процессы, имеющие мыто внутри элементов, не рассматриваются. В соответствии с основным методом теории цен е й реальные элементы пепи заменяются их упрощенными моделями, построенными из идеализированных элементов. Используют пять основных типов идеализированных двухполюсных элементов: сопротивление, емкость, индуктивность, идеальный источник напряжения и идеальный источник тока.

В простейшем случае модель реального элемента может состоять из одного идеализированного элемента. В более сложных случаях она представляет собой соединение нескольких идеализированных элементов. В ряде случаев используют многополюсные идеализированные элементы — управляемые источники тока и напряжения, идеальные трансформаторы и др. Электрическая цепь, которую получают из исходной р е а л ь н о й э л е к т р и ч е с к о й ц е и и при замене каждого реального эле- ' мента его упрощенной моделью, составленной из идеализированных элементов, называют м о д е л и р у ю щ е й, или и д е а л и з н р ов а н н о й, ц е п ь ю.

В теории цепей исследуют процессы, имеющие место именно в таких цепях. Электрический ток Электрический т о к проводимости есть упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда (в дальнейшем, для краткости, будем использовать термины э л е кт р и ч е с к и й т о к или т о к). Такими носителями в металлах, как известно, являются отрицательно заряженные частицы — электроны, в жидкостях и газах †к положительно, так и отрицательно заряженные ионы. В любом проводнике упорядоченное перемещение носителей заряда происходит в одном из двух возможных направлений, в соответствии с этим ток также имеет одно из двух направлений. За направление тока независимо от природы носителей электрического заряда и их типа принимают направление, в котором перемещаются (или могли бы перемещаться) носители положительного заряда.

Таким образом, н правление электрического тока в наиболее распространенных проводниковых материалах — металлах противоположно фактическому направлению перемещения носителей заряда — электронов. О направлении тока судят по его знаку, который зависит от того, совпадает или нет направление тока с направлением, условно принятым за п„ложительное. Условно-положительное направление така лри расчви электрических илией может бьапь выбрано совершенно произвольно.

Вели в результате расчетов, выполненных с учетом выбранного на- правления, ток получится со знаком плюс, значит его направление, , е. направление перемещения положительных зарядов, совпадает с направлением, выбранным за положительное; если ток получится со знаком минус, значит его направление противоположно 9(1) д(1) условно-положительному. ~)(4,"лс) — —, Количественно ток оцени- т(1,) я(с) - ! вают зарядом, проходящим ! ! 1 через поперечноесечение проводника в единипу времени. йб сй С,еай й Пусть д = а (1) — это заряд, $ прошедший через произвольное поперечное сечение про- рис ! ! Завнсниость зарина, протекающего черен поперечное сечение проводника, от водника к моменту времени (рис.

1.1, а). Рассмотрим а — нелннейнан; б — линейная два момента времени 1, и 1, + М которым соответствуют заряды а(1,) и а (1, + Лг). По опре- делению, ток в момент времени 1, равен пределу отношения коли- чества электричества, переносимого свободными носителями электри- ческого заряда через сечение проводника за промежуток времени И, к длительности этого промежутка времени при А1-ч-0: тб йй Ср ~с а) д (1,+аг) — д (1,1 а1! ай о М бс !с=-П (1.1) Таким образом, ток в произвольный момент времени 1 представляет собой скалярную величину, равную производной по времени от электрического заряда, переносимого через рассматриваемое сечение проводника. Иными словами, ток численно равен скорости изменения электрического заряда во времени.

Характеристики

Список файлов книги