Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей (4-е изд., 1975) (1152146), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Так, онн легче конгрочируются в конкретных установках, их применение значительно упрощаег экспериментальные проверки Сравнительно просчо могут быть определены и допустимые значения по тем или иным условиям. В качестве основы математического описания цепей применяюгся законы Ома и Кирхгофа. Как при исследовании физических процессов в цепях, так и при изучении электромагнигных полей различных устройств единственным научным методом познания является диалектический метод: «От живого созерцания, — говорит Ленин, — к абстрактному мышлению и от него к лрпьтлике — таков диалектический пугь познания истины, познания объективной реальностп» (В. И. Ленин. Полн. собр. соч.
Изд. 5-е, т. 29, с. 151 — 153). Зто основное положение теории познания лежит в основе всего курса теории цепей, содержание которого и изложено в даниои книге. Раздел первый ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ Глава первая ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПРИ ПОСТОЯННЫХ ТОКАХ И НАПРЯЖЕНИЯХ 1-1, Элементы электрических цепей и электрических схем Э л е к т р и ч е с к о й ц е п ь ю называется совокупность устроиств, предназначенных для передачи, распределения и взаимного преобразования злектрическои (электромагнитной) и других видов энергии и информации, если процессы, протекающие в устройствах, могут быть описаны при помощи понятий об электродвижущей силе (з д с ), токе и напряжении Основными элементами электрической цепи являются источники и приемники электрической энергии (и информации), которые соединяются между собой проводами В и с т о ч н и к а х электрической энергии (гальванические элементы, аккумуляторы, электромашинные генераторы н т и ) химическая, механическая, тепловая энергия нли энергия других видов превращается в электрическую, а в п р и е м н и к а х злектрическон энергии (электротермические устройства, электрические лампы, резисторы, электрические двигатели и т п ), наоборот, электрическая энергия преобразуется в тепловую, световую, механическую и др Электрические цени, в которых получение электрической энергии в исгочниках, ее передача и преобразование в приемниках происходят при неизменных во времени токах и напряжениях, обычно называют цепями постоянного тока Прн постоянных токах и напряжениях магнитные и электрические поля электрических установок также не изменяются во времени Вследсгвие этого в цепях постоянного тока не возникают з д с самоиндукции и отсутствуют токи смещения в диэлектриках, окружающих проводники Вместо термина «приемник электрической энергии» в дальнейшем будем применять более краткие и равнозначные термины — приемник или потребигсль, а вместо термина висточник электрической энергии» вЂ” источник энергии, йсточник питания илн ясточник На рис 1-1 условно изображена простейшая электрическая )становка с источником энергии — аккумуляторнои батареей и с прием-44иком — -рр ' -.вамп Эал444мьь44стсптв44ка..и 4гр44ем=.
11 Ь й (1-1) Е= р,— р,=и„. Электродвижущую силу Е можно определить как работу сторонних (неэлектрических) Рис 1-2. сил, присущих источнику, затрачиваемую на перемещение единицы положительного заряда внутри источника от зажима с меньшим потенциалом к зажиму с большим потенциалом. Направление действия э. д с. (от отрицательного зажима к положительному) указывается на схеме стрелкой.
Если к зажимам источника энергии присоединить приемник (нагрузить), то в замкнутом контуре этой простейшей цепи возникает ток 1 (рис. 1-3) При этом напряжение или разность потенциалов на зажимах 1 и 2 уже не будет равна э. д. с. вследствие п а д е н и я н а п р я ж е н и я У„внутри источника энергии, т.е. на его внутреннем сопротивлении г,: 'У =г7 !2 ника энергии соединены между собой двумя проводами. Источник энергии, провода и приемник образуют замкнутый проводящий контур. В этом контуре под деисгвием э.
д. с. источника энергии происходит непрерывное и одное«оровне направленное упорядочен- ное движение электрических заза«и»7ри«ее«ее рядна ааыеы Совокупность этих трех элемен- тов — источника энергии, двух про1 водов и приемника — представляет 1 собой простейшую электрическую Пр«Ыа цепь постоянного тока. Практи- чески чаще встречаются более слож1 1 ные электрические цепи с большим числом источников и приемников При«ниии энергии. Чтобы облегчить изучение проРас 1-1. цессов в электрической цепи, ее заменяют расчетной с х е м о й з а м е щ е н и я, т. е. идеализированной цепью, которая служит расчетной моделью реальной цепи.
При этом пользуются понятиями двух основных элементов схемы: источника энергии с э. д с. Е и внутренним сопротивлением г, (рис 1-2, а) и сопротивления приемников и проводов г (рис. 1-2, б). Таким образом, применяя в дальнейшем термин «схема замещения» илн, короче, «схема», будем всегда подразумевать и соответствующую цепь. Э л е к т р о д в и ж у щ а я с и л а Е (рис. 1-2, а) численно равна разности потенциалов «р или напряжению ~/ между положительным и отрицательным зажимами 1 и 2 пс- а точника энергии при отсутствии в нем тока независимо от физической природы ее возникновения (контактная э. д. с., термо-э. д. с и т.
д ): Рис Ь4 13 На рис. 1-4 представлена одна из наиболее типичных, так называемыхвнешннх характеристик Утх(!)=-У(!),т.е. зависимость напряжения на зажимах нагруженного источника энергии от тока. Как показано на рисунке, при увеличении тока от нуля до ! = 1, напряжение на зажимах источника энергии убывает практически по линейному закону. "г ~ Е ! Г Над (! ш — — (1= Š— (у, = Š— г,!. г/, Иначе говоря, прн Е = сопИ падение г э напряжения внутри источника энергии 11, в указанных пределах растет пропорционально току. При дальнейшем росте тока нарушается пропорциональность между его значением и падением напряжения внутри источника энергии — внешняя характеристика не остается линейной.
Такое уменьшение напряжения вызвано у одних источников энергии уменыпением э. д с., у других — увеличением внутреннего сопротивления, а у третьих — одновременным уменьшением э. д с. и увеличением внутреннего сопротивления. 1а Развиваемая источником энергии м о щи(г) н о с т ь определяется равенством Е Р„= Е1. (1-2) 1 1 Здесь следует отметить установившееся в 1 электпогехнике неточное применение термина «мощ- Е носгьх Так, например, говорят о генерируемой, отдаваемой, потребляемой, передаваемой, теряемой г мощности В действительности генерируется, от.Хя дается, пот ребляется„передается, теряется не мощность, а энер~ ия Мощность характеризует интенсивность энергетического процесса и измеряется количеством генерируемой, отдаваемой, передаваемой и других видов энергии в единицу времени Поэмку правильно было бы говорить о мощности генерирования энергии, о мощности передачи энергии и т д Следуя традициям электротехники, будем применять приведенные выше краткие вйражения Сопротивление приемника г (рис.
12, б) как элемент схемы или идеализированной цепи характеризует потребление электрической энергии, т. е. превращение электрической энергии в другие виды, прн мощности Р=г!в. (1-3) В общем случае сопротивление приемника зависит от тока в этом приемнике г (!). По закону Ома напряжение на сопротивлении У= г1. (1-4) Отметим, что к открытию этого закона довольно близко подошел еще в 1801 — 1802 гг. акад В. В.
Петров. Позднее, в 1826 г., этот закон был сформулирован Омом Наряду с сопротивлением для расчета цепей вводят понятие проводимости у=1/г. На практике часто бывает задана не зависимость сопротивления от тока г (/), а зависимость напряжения на сопротивлении от тока (/,ь (1) =- (/ (1) или обратная зависимость тока от напряжения 1 ((/) Характеристики (/ (1) и ! ((/) получили распространенное, хотя н не совсем точное, название в о л ь т-а м п е р н ы х. На рис 1-6 представлены вольт-амперные характеристики для лампы с металлической нитью (/, (1) н для лампы с угольной питью (/, (1) Как показано на рисунке, связь между напряжением н током каждой лампы — нелинейная. Сопротивление лампы с металлической нитью растет с увеличением тока, а сопротивление лампы с угольной нитью с увеличением тока падает.
Ркс 1-6 Ркс 1-З, Электрические цепи, содержащие элементы с нслинейнымн характеристиками, называются н е л н н е и н ы м и. Если принять э д с источников энергии, их внутренние сопротивления н сопротивления приемников не зависящими от токов и напряжений, то внешние характеристики источников энергии (/м (1) = (/ (1) и вольт-амперные характеристики приемников (/„а (1) = (/ (/) будут линейнымн (рис 1-6) Электрические цепи, состоящие только нз элементов с лннеиными характеристиками, называют л и н е й н ы м и.
Большое число реальных электрических цепей можно отнести к линейным Поэтому изучение свойств и методов расчета линейных электрических цепей представляет не только теоретический, но и значительный практический интерес. 1-2. Эквивалентные схемы для источников энергии Простейшая электрическая цепь и ее схема замещения, как )казывалось, состоят из одного источника энергии с э д с Е и внутренним сопротивлением г„и одного приемника с сопротивлением г (рнс. 1-3), где сопротивление соединяющих проводов не показано, если для агой цени им можно пренебречь Ток во внеш-ней — не-етненнннно-ь-источнику — энергнггчаенги — цепиг т е -в-прнем- 14 нике или сопротивлении г, принимается направленным от точки а с большим потенциалом ч „= ~р, к точке Ь с меньшим потенциалом 'р» (Г» Направление тока будем обозначать иа схеме стрелкой с просветом ичп указывать двумя индексами у буквы 7, связанными с соответствующими индексами на схеме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
