ОТЦ лекции (1274753), страница 6
Текст из файла (страница 6)
1.13.UХХ = ЕИдеальнаяРеальная0I КЗ =U ХХRiРис. 1.13RiабРис. 1.14Основы теории цепей. Конспект лекций-22-ЛЕКЦИЯ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ, АКТИВНЫЕ И ПАССИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙЭлектрические схемы замещения физических устройств идеализированными элементами цепиОчевидно, что чем меньше внутреннее сопротивление источника, тембольше ток короткого замыкания и больше мощность источника ЭДС.Идеализированным источником тока, или генератором тока, называется источник энергии, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах. Условное изображение источника тока показано на рис.
1.14, а.При неограниченном увеличении сопротивления цепи, подключенной кидеальному источнику тока, напряжение на его зажимах и, соответственно,мощность, развиваемая им, также неограниченно возрастают. Источник токаконечной мощности изображается в виде идеального источника тока с подключенным параллельно внутренним сопротивлением (рис. 1.14, б).ИдеальнаяUХХ = IRiРеальная0IКЗ = IРис. 1.15Вольт-амперные характеристики идеального и реального источниковтока приведены на рис. 1.15.Очевидно, что чем больше внутреннее сопротивление источника, тембольше напряжение на разомкнутых зажимах и тем больше мощность источника тока.Идеальные источники напряжения и тока являются независимыми, поскольку напряжение на их зажимах и задающий ток определяются тольковнутренними свойствами источников и не зависят от внешних воздействий.Вместе с тем в радиотехнике и электронике широкое применение находят активные цепи с зависимыми (управляемыми) источниками, т.
е. цепи, содержащие транзисторы, операционные усилители, электронные лампы и другиеактивные элементы.Основы теории цепей. Конспект лекций-23-ЛЕКЦИЯ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ, АКТИВНЫЕ И ПАССИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙЭлектрические схемы замещения физических устройств идеализированными элементами цепиЗависимый источник напряжения представляет собой идеализированнуюэлектрическую цепь с двумя парами зажимов. К входной паре зажимов (1 – 1')подключаются управляющие либо напряжение (рис. 1.16, а), либо ток(рис. 1.16, б), к выходной паре зажимов (2 – 2') – источник управляемого напряжения.
Аналогично вводится понятие зависимого источника тока, только у негок выходным зажимам подключен источник управляемого тока (рис. 1.16, в, г).Важно отметить, что входные зажимы источников, управляемых напряжением, разомкнуты, а у источников, управляемых током, соединены накоротко. Различают четыре вида зависимых источников: источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН); источник напряжения, управляемый током (ИНУТ); источник тока, управляемый напряжением (ИТУН); источник тока, управляемый током (ИТУТ).12HUU1U11I1U22'1'2'1'бI221I1I22'1'2HiI1HYU1U1U2HZI1а122'1'вгРис. 1.16В ИНУН (рис. 1.16, а) входное сопротивление бесконечно велико,входной ток I1 = 0, а выходное напряжение связано с входным равенствомU2 = HUU1, где HU – коэффициент передачи по напряжению.
ИНУН являетсяидеальным усилителем напряжения.В ИНУТ (рис. 1.16, б) входным током I1 управляет выходное напряжение U2, входная проводимость бесконечно велика: U1 = 0, U2 = HZI1, где HZ –передаточное сопротивление.В ИТУН (рис. 1.16, в) выходной ток I2 управляется входным напряжением U1, причем I1 = 0 и ток I2 связан с U1 равенством I2 = HYU1, где HY – передаточная проводимость.Основы теории цепей. Конспект лекций-24-ЛЕКЦИЯ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ, АКТИВНЫЕ И ПАССИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙЭлектрические схемы замещения физических устройств идеализированными элементами цепиВ ИТУТ (рис. 1.16, г) управляющим током является I1, а управляемым –I2 U1 = 0, I2 = Hi I1, где Hi – коэффициент передачи по току.
ИТУТ являетсяидеальным усилителем тока.Контрольные вопросы1.2.3.4.5.6.Какие элементы электрической цепи считаются активными?Какие элементы электрической цепи считаются пассивными?Что называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ) сопротивления?Какой элемент цепи называется емкостью?Какой элемент цепи называется индуктивностью?Чем отличаются источники ЭДС от источников тока?Основы теории цепей. Конспект лекций-25-ЛЕКЦИЯ 2. СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯСхема электрической цепи. Граф цепи.
Основные законы электрических цепей.Схема электрической цепи.Схемой электрической цепи называется графически изображенная модель ее (рис. 2.1), составленная из идеализированных пассивных (R, L, C) иактивных (e, i) элементов. Основными понятиями, характеризующими геометрическую конфигурацию цепи, являются ветвь, узел, контур.Ветвь – участок цепи, образованный последовательно соединеннымиэлементами.
Последовательным соединением элементов цепи называется такое соединение, при котором через них проходит один и тот же ток.Узел – точка соединения трех и более ветвей.Контур – любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.Параллельным соединением элементов называется такое соединение,при котором на них действует одно напряжение.L1C1R3R2e2L3R4R1L2L4C2e1R5i1Рис. 2.1Ветви: ас – C1 R1 e1, аg – L1 R3 e2, ab – R2, bd – R4, dg – L3 и т. д.Узлы: а, b, c, d, g.Контуры: 1) a – b – c – a, 2) a – b – d – g – a, 3) b – d – g – c – b и т. д.Источники ЭДС включаются последовательно с ветвью цепи, источники тока – параллельно, потому что при включении источника ЭДС параллельно ветви на ней известно напряжение, а при последовательном включе-Основы теории цепей.
Конспект лекций-26-ЛЕКЦИЯ 2. СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯСхема электрической цепинии источника тока становится известен ток в ветви. Ветвь с заранее известными токами и напряжениями можно из анализа исключить.При исследовании процессов в сложных цепях существенное значениеимеет геометрическая структура (топология), характеризуемая совокупностью узлов и ветвей, независимо от конкретных особенностей элементов.В связи с этим наряду с понятием схемы цепи вводится понятие топологического графа или просто графа (как бы скелета схемы).Граф цепи.Граф цепи – графическое представление ее геометрической структуры,состоящее из ветвей-линий (ребер) и узлов (вершин).
Обычно источникиэнергии на графе не указываются; источники ЭДС заменяются короткозамкнутыми линиями, а источники тока – разрывами. Граф цепи, изображеннойна рис. 2.1, приведен на рис. 2.2, а.Если на графе указывают направления токов, то граф называют направленным (рис. 2.2, б). Если граф не может быть изображен без пересеченияветвей, то он называется непланарным (рис. 2.2, в).Очень важным понятием является так называемое дерево графа – любая система из минимального числа ветвей графа, соединяющая все узлы безобразования контуров. Протекание тока по ветвям дерева исключается.абвРис.
2.2Рис. 2.3Основы теории цепей. Конспект лекций-27-ЛЕКЦИЯ 2. СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯГраф цепиТаким образом, все ветви графа разбиваются на ветви дерева и не вошедшие в дерево – ветви связи (главные ветви или хорды). На рис. 2.3 изображены возможные варианты построения дерева графа для схемы (рис.
2.1).Сплошные линии – ветви дерева, пунктирные – ветви связи.Поскольку первая ветвь дерева соединяет два узла, а каждая последующая ветвь добавляет по одному узлу, то число ветвей дерева nВД = nУ – 1.Число ветвей, не вошедших в дерево (ветвей связи), nBC = nB – nВД == nB – nУ + 1, где nB – число ветвей графа, nУ – число узлов.Основные законы электрических цепей.Основными законами электрических цепей, позволяющими описыватьлюбые режимы их работы, являются закон Ома и законы Кирхгофа.1.
Закон Ома. Если сопротивление проводника R не зависит от величины и направления протекающего тока (сопротивление является линейным),то падение напряжения на нем пропорционально току i и сопротивлению RU = R · i.2. Закон Джоуля − Ленца. Если образующие цепь проводники неподвижны, а ток постоянен, то работа сторонних сил целиком расходуется на нагревание проводниковWR = U · I · t,соответствующее ей количество теплоты в калорияхWR = 0,24·U · i · t.3. Первый закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма токов в ветвях, связанных общим узлом электрической цепи (рис. 2.4), равна нулю.i2i3i1i4i5Рис. 2.4Основы теории цепей. Конспект лекций-28-ЛЕКЦИЯ 2. СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯОсновные законы электрических цепей(Сумма токов, приходящих к узлу, равна сумме токов, уходящих от узла.)Уходящие токи будем считать отрицательными, приходящие – положительными.n– i1 + i2 – i3 + i4 – i5 = 0 или∑ ik = 0 ,k =1где k – номер ветви, связанной с данным узлом.Первый закон Кирхгофа вытекает из того, что в узле не могут накапливаться и расходоваться заряды.Первый закон Кирхгофа применим также к любому контуру или замкнутой поверхности, охватывающей часть электрической цепи, поскольку ни вкаком элементе, ни в каком режиме заряды одного знака накапливаться немогут.4.
Второй закон Кирхгофа. В любом контуре электрической цепи алгебраическая сумма падений напряжения на элементах равна алгебраическойсумме ЭДС, действующих в этом контуре:nmk =1p =1∑U k = ∑ e p .Второй закон Кирхгофа устанавливает баланс напряжений в контурахэлектрической цепи и вытекает из закона сохранения энергии. Действительно, если умножить обе части последнего уравнения на dq, то в левой частиполучим элементарную работу переноса заряда dq вдоль пассивных элементов цепи, а в правой – работу сил стороннего поля.U2e2U1U4e1e3U3Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
