5. Как свойство накопления энергии в магнитном поле влияет на характеристики цифровых устройств?

При возрастании электрического тока i в замкнутом контуре в окружающем контур пространстве возникает и возрастает магнитное поле. В нем запасается энергия, меньшая или (в пределе) равная энергии, принесенной током. Часто энергия, запасаемая в магнитном поле тока, пропорциональна квадрату величины тока: W_m(t)=пси²(t)/2L=Li²(t)/2. Соотношение справедливо и для мгновенных значений меняющихся во времени величин W_m, пси, i. Наличие или отсутствие пропорциональной зависимости определяется свойствами среды, окружающей провод с током. Величину пси называют потокосцеплением. Эта величина связана с напряжением, индуцируемым в проводящем контуре при изменении магнитного потока следующим образом: u(t)=dпси(t)/dt=Ldi(t)/dt. Коэффициент пропорциональности L между скоростью изменения тока в участке проводящего контура и напряжением на этом участке называется индуктивностью этого участка.

6. Какие электромагнитные устройства называют электрическими цепями? Каково отличие модели электрической цепи (системы уравнений, описывающих цепь) от модели электромагнитного устройства, которое не является электрической цепью?

Электрическая цепь представляет собой совокупность элементов, соединенных между собой проводами. Каждый из элементов может иметь два или более выводов. Иногда элементы цепи называют, в соответствии с количеством выводов, двухполюсниками, трехполюсниками, четырехполюсниками. Электрические цепи – подмножество электромагнитных систем, поведение которых может быть описано только с использованием величин тока и напряжения, и не требует использования понятий электрического и магнитного поля. Процессы передачи и преобразования электрической энергии в электрических цепях могут быть описаны только с использованием изменяющихся токов и напряжений Очень важно различать электрическую цепь (реальный физический объект) и схему этой цепи (совокупность условных графических обозначений элементов цепи, изображенную на бумаге, на экране компьютера и т.п.). Электрическая цепь – реально существующее физическое устройство, включающее в свой состав реальные электронные и электромеханические элементы. Электрическая схема – модель, в которой отражена структура реальной электрической цепи, а каждый элемент цепи изображен условным графическим обозначением (УГО). Для УГО не обязательно могут быть указаны (т.е. могут отсутствовать сведения о том, какие свойства элемента учтены). Может быть указан тип электронного или электро-радиоэлемента. Его основные свойства можно узнать из справочника или из технического описания (Data Sheet) элемента, которое выпускает фирма-производитель. Человечество изобрело огромное количество устройств, использующих электромагнитные явления. Все их можно подразделить на два типа:

1. Для случая, когда доля энергии, излучаемой в окружающее пространство, мала по сравнению с энергией, потребляемой от источника питания, электромагнитные системы принято называть электрическими цепями.

2. Если существенная доля электрической энергии излучается электротехническим устройством в окружающее пространство, для описания процессов в нем недостаточно уравнений, включающих только напряжения и токи, приходится использовать уравнения электромагнитного поля в дифференциальной форме.

7. Что называют «элементом электрической цепи»? Как выглядит математическая модель элемента цепи?

Процессы передачи и преобразования электрической энергии в электрических цепях могут быть описаны только с использованием изменяющихся токов и напряжений. Но это не значит, что в электрических цепях не используются составные части, для описания внутреннего функционирования которых требуется использование полевых понятий и законов. Это всего лишь означает, что если описывать поведение каждой такой части как элемента, это можно сделать уравнением (или системой уравнений), содержащим только переменные величины i и u. Электрическая цепь представляет собой систему – связанную совокупность элементов. Элемент электрической цепи имеет два или более проводящих ток выводов. Иногда бывает полезно различать элементы цепи по количеству выводов (полюсов): двухполюсники, трехполюсники, четырехполюсники. Выводы элементов в электрической цепи связаны между собой проводами. При теоретическом рассмотрении цепей в большинстве случаев можно предполагать, что соединительный провод имеет нулевые электрическое сопротивление, емкость и индуктивность. Несколько выводов, связанных между собой далее иногда называется узлом.