2 Лекция.

Связь между токами и напряжениями в R, L, C. Источники ЭДС и тока. Линейные и нелинейные цепи. Законы Ома и Кирхгофа. Цепи синусоидального тока. Характеристики синусоидального тока (напряжения). Угол сдвига фаз. Действующее и среднее значение. Энергия в емкости и индуктивности. Цепь с последовательным соединением R, L, C. Активные, реактивные и полные сопротивления. Активная мощность. Обмен энергией в цепи переменного тока.

Термины и определения основных понятий

Источник электрического тока – источник электрической энергии, характеризующийся электрическим током в нем и внутренней проводимостью.

Источник электрического напряжения – источник электрической энергии, характеризующийся электродвижущей силой и внутренним электрическим сопротивлением.

Активная мощность – величина, равная среднеарифметическому значению мгновенной мощности двухполюсника за период.

Синусоидальный электрический ток – периодический электрический ток, являющийся синусоидальной функцией времени.

Фаза (синусоидального электрического) тока - аргумент синусоидального электрического тока, отсчитываемый от точки перехода значения тока через нуль к положительному значению.

Теоретический материал Связь между током и напряжением в элементах r, l, c

Сопротивление ,.

Рис. 2.1

Численно разность потенциалов равна работе, совершаемой электриче­ским полем по перемещению единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2.

Для напряжения также, как и для тока произвольно выбираем направле­ние, обычно она совпадает с направлением тока (рис 2.1).

- закон Ома

Индуктивность

Рис. 2.2

Согласно закону электромагнитной индукции изменение потокосцепле­ния самоиндукции вызывает ЭДС самоиндукции.

,

Величина называется напряжением на индуктивно­сти. Направлениесовпадает с направлением тока (рис.2.2).

.

Емкость

Рис.2.3

При изменении на пластинах конденсатора изменяется электриче­ский заряд и, следовательно, в цепи с ёмкостью появляется электрический ток.

,,,.

Условное положительное направление напряжения на ёмкости совпа­дает с условным положительным направлением тока (рис.2.3).

Источники эдс и тока

При расчётах электрических цепей пользуются идеализированными источниками электрической энергии – источники ЭДС и тока.

Им приписывают следующие свойства:

Источник эдс

Упорядоченное перемещение носителей электрических зарядов от « - ­» к « + » внутри источника происходит за счёт присущих источнику сторон­них сил. Величина, численно равная работе, совершаемой сторонними си­лами при перемещении единичного, положительного заряда от « - » к « + » называется ЭДС источника. Стрелка внутри источника указывает на возрастание потенциала (рис.2.4).

Идеальным источником ЭДС называется активный элемент с двумя выводами, напряжение на которых не зависит от величины тока, проте­кающего через источник. Внутреннее сопротивление источника ЭДС равно нулю.

ЭДС и напряжение на зажимах источника одинаковы.

;;;

При замыкании зажимов источника ЭДС ток теоретически должен быть бесконечно большим, и, следовательно, идеальный источник ЭДС можно рассматривать как источник бесконечной мощности.

Для обозначения реального источника ЭДС используется сопротивле­ние, включённые последовательно с идеальным источником (рис.2.5). Оно ограни­чивает мощность, отдаваемую во внешнюю цепь.

;;

(*)

Вольт-амперная характеристика, построенная по уравнению (*), назы­вается внешней (рис. 2.6).