1. Электрическая цепь. Основные параметры электрической цепи. Понятие линейности и нелинейности.

Электрической цепью называется совокупность соединенных определенным образом между собой элементов для создания в них электрического тока. Электрическая цепь представляет собой устройство, состоящее из соединений электромагнитных элементов: резисторов, катушек индуктивностей, конденсаторов, трансформаторов, электродвигателей, генераторов сигналов, элементов питания, реле, микросхем. Соединения таких элементов осуществляются реальными проводниками.

Электрической цепью называют также идеализированную схемотехническую модель реального электромагнитного устройства.

Любой элемент электрической цепи характеризуется скалярными алгебраическими величинами: электрическим зарядом q(t), потоксцеплением φ(t), током i(t) и напряжением u(t).

По определению электрический ток

i(t)=dq(t)/dt

где [i]=A, [q]=Кл, [t]=с,

электрическое напряжение

u­₁₂(t)=φ₁(t)-φ₂(t),

где φ₁(t) и φ₂(t) – электрические потенциалы 2х точек (полюсов), [u]=В, [φ]=В

,

p(t)=dW(t)/dt=u(t)i(t),

где [W]=Дж, [p]=Вт.

Линейная электрическая цепь - электрическая цепь, электрические сопротивления, индуктивности и электрические емкости участков которой не зависят от значений и направлений токов и напряжений в цепи.

Нелинейными называются цепи, в состав которых входит хотя бы один нелинейный элемент. Нелинейными называются элементы, параметры которых зависят от величины и (или) направления связанных с этими элементами переменных (напряжения, тока, магнитного потока, заряда, температуры, светового потока и др.).

2 Электродинамическая и схемотехническая модели электротехнических и электронных устройств.

3 Источники энергии в электрических цепях. Идеалные источники тока и напряжения. Линейные и нелинейные модели реальных источников.

Источники сигналов или источники электромагнитной энергии – это активные элементы, на разомкнутых полюсах (выводах) которых присутствует напряжение u(t). В простейшем случае источник является двухполюсным элементом. При подключении источника к цепи (потребителю) на элементах цепи появляются тока i(t) и напряжения u(t). Как элемент цепи источник полностью определяется своей внешней вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Поскольку источник является активным элементом, то его ВАХ должна располагаться во втором и четвертом квадрантах, где знаки силы тока и напряжения противоположные и мощность источника <0.

В общем случае характеристика реального источника не линейна. Характерными точками его характеристики являются {i­_k,0} и {0,u₀}. Эти точки относятся к двум крайним режимам работы источника: режиму короткого замыкания и холостому режиму. Все остальные точки ВАХ соответствуют обычным рабочим режимам источника. Простейшими идеальными моделями двухполюсного источника являются идеальный источник напряжения V(t) и идеальный источник тока J(t).

Идеальным источником напряжения называется источник, у которого напряжение на выводах определяется соотношением u(t)=V(t) и не зависит от тока i(t) протекающего через источник. В соответствии с определением внутренние параметры такого источника R_вп=0, g_вп=∞, а мощность P_ист.=∞.

Идеальным источником тока называется источник, у которого ток, отдаваемый с полюсов источника во внешнюю цепь, определяется соотношением i(t)=J(t) и не зависит от напряжения u(t) между выводами источника. Следовательно, внутренние параметры такого источника R_вп=∞, g_вп=0, а мощность P_ист.=∞. Ток внутри источника не протекает, а проходит от одного источника к другому только через внешнюю цепь.

Для идеальных моделей источников должны выполняться следующие ограничения:

-недопустимо короткое замыкание идеального источника напряжения

-недопустимо размыкание (разрыв) идеального источника тока.

Линейные модели реальных источников – источники, ВАХ которых линейна (прямая), нелинейные – по аналогии.