Схемы электрической цепи

Схема электрической цепи – это условное графическое изображение электрической цепи: структурные, функциональные, принципиальные и схемы замещения.

Структурная схема – это отображение основных блоков устройства и связи между ними.

Функциональная схема – функциональные части с указанием их параметров и связи между ними.

ФНЧ

5 кГц

2 МГц

50 Дб

Схема замещения или эквивалентная схема цепи состоит только из идеализированных элементов. Каждому реальному элементу соответствует схема замещения:

Рис. 1.2. Схема электрической цепи

Схема замещения элемента также состоит из идеализированных элементов. Разные схемы: замещения по постоянному току, по переменному току, по НЧ, по ВЧ.

Идеализированные пассивные элементы Резистивный элемент

Резистивным элементом или идеальным резистором называется идеализированный пассивный элемент, в котором электрическая энергия необратимо преобразуется в другие виды энергии: тепловую, световую, механическую и др. Резистивный элемент количественно характеризуется сопротивлением.

Рис. 1.3. Условное графическое изображение резистивного элемента

Статические вольт-амперные характеристики резистивного элемента (рис. 1.4, а — в).

Рис. 1.4. Статические вольт-амперные характеристики различных резистивных элементов

По ВАХ определяется статическое сопротивление

и дифференциальное сопротивление в рабочей точке

R_ст1= =tg

R_ст2= =tg

R_диф1= =tg

R_диф2= =tg

Вольт-амперная характеристики резистора с нелинейным сопротивлением

R= R_ст= R_диф:

Вольт-амперная характеристики резистора с линейным сопротивлением

R_диф может быть меньше 0; R_{ст .}

Закон Ома: u_R=i_RR

R и G – диссипативные элементы. R=[Ом]; G=[См] (Сименс)

Мгновенная мощность:

Электрическая энергия:

Резистивный элемент только потребляет энергию из внешней цепи.

Лекция 2 Емкостный элемент

Емкостным элементом, идеальным конденсатором или емкостью называется идеализированный элемент электрической цепи, запасающий энергию электрического поля.

Емкость С – это количественная характеристика емкостного элемента, описывающая способность запасать энергию электрического поля.

Зависимость заряда q, накопленного в емкостном элементе от напряжения u_c называется кулон – вольтной характеристикой:

Рис. 1.7. Кулон-вольтные характеристики емкостного элемента

C_cт = q/u C_диф = dq/du.

Для линейного емкостного элемента: C_cт = C_диф= q/u; [C]=Ф (фарад).

З

акон Ома: C= =

Ток емкости пропорционален скорости изменения приложенного к ней напряжения:

Мгновенная мощность емкости:

Если и , то мощность положительна: энергия поступает в емкость и накапливается, т. е. она заряжается.

.

t

Е сли , а , то мощность отрицательна: емкость разряжается и энергия возвращается во внешнюю цепь.

Энергия электрического поля, запасенная в емкости:

.

Эта энергия определяется только мгновенным значением напряжения на емкости.

Емкость может только запасать или отдавать электрическую энергию, но не преобразовывать.