1.Элементы электрических цепей. Источники и приемники электрической энергии. Схемы замещения электротехнических устройств постоянного тока.

Эл. цепью называется совокупность устройств, образующих путь для Эл. тока. В общем случае Эл. цепь состоит из источников и приемников Эл. энергии, а также соединительных проводов. В источниках энергии (гальванические элементы, аккумуляторы, электромашинные генераторы) хим., мех., тепловая или энергия других видов превращается в Эл. энергию, а в приемниках (электроосветительные приборы, Эл. двигатели, резисторы) происходит обратное преобразование энергии в световую, мех.тепловую. При расчетах режимов работы Эл. цепей пользуются идеализированными моделями Эл. устройств, называемыми элементами цепи. Различают пассивные (сопротивление, индуктивность, емкость) и активные (источники ЭДС и тока) элементы цепи. Сопротивление R – идеализированный элемент цепи, приближенно заменяющий резистор, в котором происходит необратимый процесс преобразования Эл. энергии в теплоту. В цепях постоянного тока сопротивление определяется по з-ну Ома R=U/I, где U – падение напряжения на сопротивлении, I – ток, проходящий через него. Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью g=1/R (измеряется в См – сименс). Индуктивность L – идеализированный элемент цепи, приближающийся по свойствам к индуктивной катушке, в котором накапливается энергия магнитного поля. Емкость С - идеализированный элемент цепи, приближенно заменяющий конденсатор, в котором накапливается энергия Эл.поля. с=q/U, где q – заряд, U – напряжение. (измеряется A – фарад). Свойства источника электрической энергии описываются ВАХ (вольтамперная характеристика) , называемой внешней характеристикой источника. Далее в этом разделе для упрощения анализа и математического описания будут рассматриваться источники постоянного напряжения (тока). Однако все полученные при этом закономерности, понятия и эквивалентные схемы в полной мере распространяются на источники переменного тока. ВАХ источника может быть определена экспериментально на основе схемы, представленной на рис. 4,а. Здесь вольтметр V измеряет напряжение на зажимах 1-2 источника И, а амперметр А – потребляемый от него ток I, величина которого может изменяться с помощью переменного нагрузочного резистора (реостата) Rн.

Рис. 5 схема замещения для ЭДС

Рис. 6 схема замещения для источника тока

2.Источники эдс и тока, их свойства и хар-ки.

Источник Эл. энергии хар-ся ЭДС Е и внутренним сопротивлением Rв. Если через него под действием ЭДС Е протекает ток I, то напряжение на его зажимах U=E-IRв при увеличении I уменьшается. Зависимость напряжения Uна зажимах реального источника от тока I ( рис.1)Если у некоторого источника внутреннее сопротивление Rв=0, то вольт-амперная хар-ка его будет прямой линией (рис. 2).Такой хар-кой обладает идеализированный источник питания¸ называемый источником ЭДС. Следовательно, источник ЭДС представляет собой такой идеализированный источник питания, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока I) и равно ЭДС Е, а внутреннее сопротивление равно нулю. Если у некоторого источника беспредельно увеличивать ЭДСЕ и внутренне сопротивление Rв, то точка С (рис. 2) отодвигается по оси абсцисс в бесконечность, а угол а стремится к 90º(рис.3). Такой источник питания называют источником тока. Источник тока представляет собой идеализированный источник питания, который создает ток I, не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой присоединен, а его ЭДС Еит и сопротивление Rит равны бесконечности. Отношение Еит/Rит равно току I источника тока.