Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
82
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
2.45 Mб
Скачать

44

Введение

Знания, полученные в соответствующих разделах физики и математики, в курсе электротехники расширяются и развиваются в направлении методов анализа, расчета и экспериментального исследования явлений и процессов, протекающих в электрических цепях. Это позволит при изучении СД обеспечить ясное понимание физической сущности электротехнических процессов в реальных устройствах и за элементами функциональных схем видеть конкретные действия. Кроме того, вузовское образование главным образом строится от общего к частному, то есть на протяжении обучения специализация сужается. После изучения курса физики, электротехника будет одним из таких базовых шагов на пути к специальности, получаемой в соответствии с дипломом.

При изучении всех радиотехнических дисциплин применяются 2 способа описания электромагнитных явлений: при помощи понятий теории электромагнитного поля и теории электрических цепей. Выбор того или иного способа диктуется условиями постановки задачи. Курс лекций был разработан на основе [1-6].

Теория поля изучает изменение электрических и магнитных величин от точки к точке в пространстве и во времени. Она исследует напряженность электрического и магнитного полей и с их помощью такие явления, как излучение электромагнитной энергии, распределение объемных зарядов, плотностей токов и т. д. При правильном учете особенностей того или иного устройства возможна довольно высокая степень точности расчета.

Теория электрических цепей исходит из приближенной замены реального электротехнического или радиотехнического устройства идеализированной моделью – схемой замещения. Эта схема содержит участки цепи, на которых определяются искомые напряжения и токи. Теория цепей позволяет с достаточной для инженерной практики степенью точности определять непосредственно токи, не прибегая к вычислению их плотностей в различных сечениях проводника. Например, (см. рис. 1) схемы замещения транзистора.

Рис. 1 Схемы замещения транзистора

На рис. 1 (а) rвх – входное сопротивление транзистора

На рис. 1 (б) rб – сопротивление материала базы

Cк – емкость коллекторного перехода

Cэ – барьерная емкость эмитерного перехода

r*бэ – сопротивление шунтирующее эмитерный переход

rбк – сопротивление шунтирующее коллекторный переход ( учитывается при работе на низких частотах)

rкэ – шунтирующее сопротивление между коллекторным и эмитерным переходами (часто не учитывается т.к. в усилителях Rн всегда > rкэ )

При изложении курса электротехники будет использован главным образом аппарат теории цепей (за исключением раздела электрические машины). С развитием техники было бы чрезвычайно сложно анализировать характеристики устройств на новых приборах и проектировать новые устройства, если бы требовалось каждый раз вникать в деталях в физическую сущность работы каждого компонента схемы. Теория цепей дает простое решение этой проблемы. Каждый компонент принципиальной электрической схемы устройства представляется в виде его эквивалентной схемы (схемы замещения). При этом любая эквивалентная схема может содержать определенный ассортимент некоторых идеальных элементов. Эти условные идеализированные элементы являются как бы простейшими "кирпичиками", из которых конструируется схема замещения любого компонента устройства.

На основании выбранных эквивалентных схем всех компонентов устройства изображается эквивалентная схема устройства в целом, а затем производится расчет полученной схемы известными методами теории цепей.

Прежде чем переходить к методам анализа различных цепей с их свойствами и математическими соотношениями между токами, напряжениями и другими переменными для различных идеальных элементов, необходимо познакомится с перечнем идеальных элементов цепей.

В качестве идеальных 2-х полюсных элементов рассматривают следующие:

  • резистор, способный только рассеивать электрическую энергию в виде тепла (R);

  • конденсатор (C);

  • катушка индуктивности (L);

  • источник напряжения, способный обеспечивать заданное напряжение U на своих зажимах при любой величине и любом направлении протекающего через него тока;

  • источник тока, способный поддерживать заданную силу тока при любой величине и полярности напряжения.

R, C, L относятся к пассивным элементам, а источники тока и напряжения – к активным.

Изображение электрической цепи с помощью условных знаков называют электрической схемой.

Пример:

Рассмотрим резистор, подключенный к источнику E (рис. 2). Зависимость тока, протекающего по сопротивлению от напряжения на этом сопротивлении принято называть вольт-амперной характеристикой (ВАХ).

E R

Рис. 2

I

U

I

U

(а) (б)

Рис. 3 Вольт амперные характеристики а) линейного элемента

б) нелинейного элемента

Сопротивления, ВАХ которых являются прямыми линиями, называют линейными сопротивлениями, а электрические цепи только с линейными сопротивлениями – линейными цепями (см. рис. 3 (а)). Сопротивления, ВАХ которых не являются прямыми линиями, то есть они нелинейны, называют нелинейными сопротивлениями, а электрические цепи с нелинейными сопротивлениями – нелинейными электрическими цепями (см. рис. 3 (б)).

1. МЕТОДЫ АНАЛИЗА СЛОЖНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ.

Последовательным называют соединение, при котором ток в каждом элементе один и тот же.

Свойства:

а) Мощность электрической цепи не изменяется, если последовательно соединенные элементы заменить одним эквивалентным

б) Напряжение источника равно сумме напряжений на последовательно соединенных элементах цепи

Отсюда Ui U – последовательная схема всегда делитель напряжения.

Параллельным называют соединение, при котором напряжение на каждом элементе одно и то же.

Свойства:

а) Мощность электрической цепи не изменится, если параллельно соединенные элементы заменить одним эквивалентным

или , где G – проводимость.

Если n=2, то ;

Если R1=R2=R, то Rэк= R/2 .

б) Ток в неразветвленной части цепи равен сумме токов ветвей

Ii I – параллельное соединение всегда делитель тока

Соседние файлы в папке Лекции по ТОЭ10