Свойства линейных электрических цепей и методы их расчета.

💸 Как сделать бизнес проще, а карман толще?

Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое раписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Проблема в том, что средняя цена по рынку за такой сервис — 800 руб/мес или почти 15 000 руб за год. И это минимальный функционал. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!

Электрические цепи постоянного тока..…………………………… 3

Электрические цепи переменного тока…………………..………… 15

Электромагнитные устройства и трансформаторы………..… …….39

Электрические машины………..…………………………………...... 69

Электроника……………………………………………………………85

Свойства линейных электрических цепей и методы их расчета.

Определение линейных и нелинейных электрических цепей.

^- Электромагнитное устройство с происходящими в нем и в окружающем его пространстве физическими процессами в теории электрических цепей заменяют некоторым расчетным эквивалентом—электрической цепью.

Электрической цепью называют совокупность соединенных друг с другом источников электрической энергии и нагрузок, по которым может протекать электрический ток. Электромагнитные процессы в электрической цепи можно описать с помощью понятий «ток», «напряжение», «э. д. с.», «сопротивление» (проводимость), «индуктивность», «емкость».

Постоянным током называют ток, неизменный во времени. Постоянный ток представляет собой направленное упорядоченное движение частиц, несущих электрические заряды.

Как известно из курса физики, носителями зарядов в металлах являются свободные электроны, а в жидкостях—ионы. Упорядоченное движение носителей зарядов в проводниках вызывается электрическим полем, созданным в них источниками электрической энергии. Источники электрической энергии преобразуют химическую, механическую и другие виды энергии в электрическую. Источник электрической энергии характеризуется величиной и направлением э. д. с. и величиной внутреннего сопротивления.

Постоянный ток принято обозначать буквой I, э. д. с. источника — E, сопротивление — R и проводимость — g. В Международной системе единиц (СИ) ток измеряют в амперах (А), э. д. с.—в вольтах (В), сопротивление — в омах (Ом) и проводимость — в сименсах (См).

Изображение электрической цепи с помощью условных знаков называют электрической схемой (рис. 1.1, а).

Зависимость тока, протекающего по сопротивлению, от напряжения на этом сопротивлении принято называть вольт-амперной характеристикой (по оси абсцисс на графике обычно откладывают напряжение, а по оси ординат—ток).

Сопротивления, вольт-амперные характеристики которых являются прямыми линиями (рис. 1.1, б), называют линейными сопротивлениями, а электрические цепи только с линейными сопротивлениями — линейными электрическими цепями.

Сопротивления, вольт-амперные характеристики(в. а. х.) которых не являются прямыми линиями (рис. 1.1, б), т. е. они нелинейны, называют нелинейными сопротивлениями, а электрические цепи с нелинейными сопротивлениями — нелинейными электрическими цепями.

Источник электрической энергии имеет э. д. с. Е и внутреннее сопротивление R_в. Если через него под действием э. д. с. Е протекает ток I, то напряжение на его зажимах U = E – I R_в при увеличении I уменьшается. Зависимость напряжения U на зажимах реального источника от тока I изображена на рис. 1.2, а.

Обозначим m_u — масштаб по оси и, m_i —масштабпо оси I. Тогда для произвольной точки на характеристике рис. 1.2,. а:

Следовательно, tgα пропорционален R_в. Рассмотрим два крайних случая.

1. Если у некоторого источника внутреннее сопротивление R_в = 0, то вольт-амперная характеристика его будет в виде прямой (рис. 1.2, б). Такой характеристикой обладает идеализированный источник питания, называемый источником э. д. с.

Следовательно, источник э. д. с. представляет собой такой идеализированный источник питания, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока) и равно э. д. с. Е, а внутреннее сопротивление равно нулю.

2. Если у некоторого источника беспредельно увеличивать э. д. с. Е и внутреннее сопротивление, то точка с (рис. 1.2, а.) отодвигается по оси абсцисс в бесконечность, а угол α стремится к 90" (рис. 1.2, в). Такой источник питания называют источником тока.

Следовательно, источник тока представляет собой идеализированный источник питания, который создает ток I=I_k, не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединен, а его э. д. с. и внутреннее сопротивление равны бесконечности. Отношение двух бесконечно больших величин равно конечной величине — току I_k источника тока.

При расчете и анализе электрических цепей реальный источник электрической энергии с конечным значением R_в, заменяют расчетным эквивалентом. В качестве эквивалента может быть взят:

1) источник э. д. с. Е с последовательно включенным сопротивлением Rв равным внутреннему сопротивлению реального источника (рис. 1.3. а: стрелка в кпужке указывает направление возрастанияпотенциала внутри источника э.д. с.);

2) источник тока с током I_k = E/R_в и параллельно с ним включенным сопротивлением R_в, (рис. 1.3, б; стрелка в кружке указывает положительное направление тока источника тока).

Каким из двух расчетных эквивалентов пользоваться, совершенно безразлично. В дальнейшем используется в основном первый эквивалент. Обратим внимание на следующее:

1) источник э. д. с. и источник тока это идеализированные источники, физически осуществить которые, строго говоря, невозможно;

2) схема рис. 1.3, б эквивалентна схеме рис. 1.3, а в отношении энергии, выделяющейся в сопротивлении нагрузки, и не эквивалентна ей в отношении энергии, выделяющейся во внутреннем сопротивлении источника питания;

3) идеальный источник э. д. с. нельзя заменить идеальным источником тока.

Неразветвленные и разветвленные электрические цепи.

Электрические цепи подразделяют на неразветвлённые и разветвленные. На рис. 1.1, а представлена схема простейшей неразветвленной цепи. Во всех элементах ее течет один и тот же ток. Простейшая разветвленная цепь изображена на рис. 1.4, а; в ней имеются три ветви и два узла. В каждой ветви течет свой ток. Ветвь можно определить как участок цепи, образованный последовательно соединенными элементами (через которые течет одинаковый ток) и заключенный между двумя узлами. В свою очередь узел есть точка цепи, в которой сходятся не менее трех ветвей. Если в месте пересечения двух линий на электрической схеме поставлена точка (рис. 1.4, б), то в этом месте есть электрическое соединение двух линий, в противном случае (рис. 1.4, в) его нет. Узел, в котором сходятся две ветви, одна из которых является продолжением другой, называют устранимым узлом.

Под напряжением на некотором участке электрической цепи понимают разность потенциалов между крайними точками этого участка.

На рис. 1.5 изображен участок цепи, крайние точки которого обозначены буквами а и Ь. Пусть ток течет от точки а к точке Ь (от более высокого потенциала к более низкому). Следовательно, потенциал точки а выше потенциала точки Ь на величину, равную произведению тока на сопротивление:

В соответствии с определением напряжение между точками а и Ь

Следовательно, напряжение на сопротивлении равно произведению тока, протекающего по сопротивлению, на величину этого сопротивления.

В электротехнике разность потенциалов на концах сопротивления принято называть либо напряжением на сопротивлении, либо падением напряжения. В дальнейшем разность потенциалов на концах сопротивления.

Положительное направление падения напряжения на каком-либо участке (направление отсчета этого напряжения), указываемоена. рисунках стрелкой, совпадает с положительным направлением отсчета тока, протекающего по данному сопротивлению.

Рассмотрим вопрос о напряжении на участке цепи, содержащем не только сопротивление, но и э. д. с.

На рис. 1.6, а, б показаны участки некоторых цепей, по которым протекает ток. Найдем разность потенциалов (напряжение) между точками а и с для этих участков.

Положительное направление напряжения иас показывают стрелкой от а к с.