- •Теоретические основы электротехники часть 1 Линейные электрические цепи
- •Основные законы и параметры электрических цепей
- •Идеализированные схемные элементы
- •Основные определения, относящиеся к электрическим цепям
- •Закон Ома для участка содержащего эдс
- •Законы Кирхгофа
- •Энергия и мощность
- •Среднее и действующее значение синусоидальных функций
- •Баланс мощностей
- •Цепи синусоидального тока
- •Синусоидальный ток в сопротивлении
- •Синусоидальный ток в индуктивности
- •Напряжение на индуктивности опережает ток на .
- •Синусоидальный ток в ёмкости
- •Синусоидальный ток в цепи с последовательным соединением r, l, c
- •Синусоидальный ток в цепи с параллельным соединением r, l, c
- •Мощность в цепи синусоидального тока
- •Мгновенная мощность:
- •Символический (комплексный) метод расчёта цепей синусоидального тока
- •Закон Ома и Кирхгофа в комплексной форме записи
- •Векторная диаграмма
- •Комплексная форма записи мощности
- •Методы расчёта линейных электрических цепей
- •Цепи со взаимной индуктивностью
- •Явление взаимоиндукции. Взаимная индуктивность
- •Расчёт индуктивно связанных цепей
- •Последовательное включение магнитосвязанных катушек
- •Метод трёх приборов
- •Баланс мощностей в цепях со взаимной индуктивностью
- •Воздушный трансформатор
- •Энергетические соотношения в воздушном трансформаторе
- •Частотные характеристики двухполюсников
- •Резонансы
Основные определения, относящиеся к электрическим цепям
Условное графическое изображение электрической цепи называется электрической схемой. Она показывает, как осуществить соединение элементов цепи.
Рис.13
Ветвь – образуется одним или несколькими последовательно соединёнными элементами цепи, по которым течёт один и тот же ток.
Узел – место соединения трёх и более ветвей.
Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется контуром.
Контуры называются независимыми, если каждый из них содержит хотя бы одну ветвь не вошедшую во все остальные.
Закон Ома для участка содержащего эдс
Позволяет определить ток этого участка по известным величинам ЭДС и напряжения этого участка.
Д
ано:
.
Найти: I.
Рис.14
,
(1.24)
,
(1.25)
,
(1.26)
.
(1.27)
(1.27) – закон Ома для участка цепи с Э.Д.С.
Знак перед Э.Д.С. в формуле закона Ома зависит от совпадения или несовпадения направлений I и E.
Законы Кирхгофа
Рис.15
Первый закон: Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. При этом токам, направленным к узлу, приписывается какой-либо знак (например +), а от узла – противоположный.
.
(1.28)
Первый закон Кирхгофа для узла а:
.
(1.29)
Второй закон: Алгебраическая сумма ЭДС в любом контуре равна алгебраической сумме падений напряжений в этом контуре.
или
.
(1.30)
При записи второго закона Кирхгофа выбирают независимые контуры.
Направление обхода контуров выбирается произвольно. ЭДС и падения напряжения, совпадающие по направлению с направлением обхода, берутся со знаком «+», иначе «–».
Для
первого контура:
.
(1.31)
Для
второго контура:
.
(1.32)
Если схема содержит источник тока, то для записи второго закона Кирхгофа, как правило, выбирают контуры, не содержащие источника тока, так как падение напряжения на зажимах источника тока неизвестно.
Энергия и мощность
Двухполюсником называется электрическая цепь, содержащая два зажима. Активный двухполюсник содержит источники энергии, пассивный – нет.
Рис. 16
Пусть через участок ab под воздействием приложенного напряжения U проходит заряд dq. Поступающая при этом в приемник элементарная энергия равна:
,
(1.33)
– энергия,
поступающая в приёмник за время
.
В цепи постоянного тока:
.
(1.34)
Если образующие цепь проводники неподвижны (т.е. не совершается механической работы), а ток постоянен, то работа сторонних сил источника энергии целиком расходуется на нагрев. Количество теплоты, выделившееся при прохождении постоянного тока в проводнике с сопротивлением r равно:
,
Дж – закон Джоуля-Ленца.
(1.35)
,
Кал
(1.36)
Производная энергии по времени (скорость поступления энергии в цепь в данный момент времени) представляет собой мгновенную мощность.
(1.37)
М
гновенная
мощность – величина алгебраическая,
её значение положительно при одинаковых
знаках напряжения и тока на зажимах
активного двухполюсника (говорят,
источник отдает энергию в цепь), и
отрицательна при разных знаках (энергия
возвращается из рассматриваемого
участка цепи в источник).
Рис.17 а Рис.17 б
Частный случай:
(1.38)
Рис.18
Рассеиваемая в резисторе мощность всегда положительна, так как протекание тока в нем сопровождается необратимым процессом нагревания проводника.
