1. Элементы цепей подразделяются на активные и пассивные. Основной признак активного элемента – его спосбность отдавать электрическую энергию. Типичными примерами являются источники электрической энергии, усилители электрических сигналов и генераторы. К пассивным отоснятся потребители и накопители электрической энергии. Пассивные элементы, как правило, двухполосники (резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности), а также некоторые многополосники, составленные из пассивных двухполосников. Базовые пассивные компоненты – резистор, конденсатор и индуктивность.

2. Электри́ческое сопротивле́ние — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему^[1].

R=U/I

Электропроводность (электри́ческая проводи́мость, проводимость) — способность тела (среды) проводить электрический ток, свойство тела или среды, определяющее возникновение в них электрического тока под воздействием электрического поля. Также физическая величина, характеризующая эту способность и обратная электрическому сопротивлению.

Рези́стор — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др. Последовательное соединение резисторов  – это соединение двух или более резисторов в форме цепи, в которой каждый отдельный резистор соединяется с другим отдельным резистором только в одной точке. Rобщ= R1+R2+….

Параллельное соединение – это соединение, при котором резисторы соединяются между собой обоими контактами. В результате к одной точке (электрическому узлу) может быть присоединено несколько резисторов. Rобщ=(R1*R2)/(R1+R2)

3. Электрическая энергия — это способность электромаг­нитного поля производить работу, преобразовываясь в другие виды энергии.

Электрическая мощность — это работа по перемещению электрических зарядов в единицу времени.

Различают активную, реактивную и полную мощности.

Активная мощность — это мощность, связанная с преобразованием электроэнергии в тепловую или меха­ническую энергию.

Реактивная (индуктивная) мощность в цепях перемен­ного синусоидального тока в установившихся режимах связана с созданием магнитных полей в элементах цепи и покрытием потерь на так называемые магнитные поля рассеяния этих элементов.

Реактивная (емкостная) мощность в цепях переменного синусоидального тока в установившихся режимах направлена на создание электрических полей в диэлектрических средах элементов цепи.

Полная мощность элемента в цепи переменного синусои­дального тока определяется как геометрическая сумма актив­ной и реактивной мощностей: 

Баланс мощностей – это выражение закона сохранения энергии, в электрической цепи. Определение баланса мощностей звучит так:сумма мощностей потребляемых приемниками, равна сумме мощностей отдаваемых источниками. То есть если источник ЭДС в цепи отдает 100 Вт, то приемники в этой цепи потребляют ровно такую же мощность. Или

Коэффициент полезного действия в электрической цепи служит для оценки свойств преобразователя энергии.

КПД определяется как отношение полезной мощности источника или приемника электрической энергии P2 к мощности, потребляемой им P1.

где ΔP - мощность расходуемая на преодоление потерь энергии в источнике или приемнике электрической энергии.

Выражение для расчета КПД показывает, что коэффициент полезного действия источника или приемника электрической энергии тем выше, чем меньше потери энергии в нем.

4. Основные законы цепей постоянного тока

Расчет и анализ электрических цепей производится с использованием закона Ома, первого и второго законов Кирхгофа. На основе этих законов устанавливается взаимосвязь между значениями токов, напряжений, ЭДС всей электрической цепи и отдельных ее участков и параметрами элементов, входящих в состав этой цепи.

Закон Ома для участка цепи

Соотношение между током I, напряжением UR и сопротивлением R участка аb электрической цепи (рис. 1.3) выражается законом Ома

Рис.1 или U_R = RI.

В этом случае U_R = RI – называют напряжением или падением напряжения на резисторе R, а  – током в резисторе R.

При расчете электрических цепей иногда удобнее пользоваться не сопротивлением R, а величиной обратной сопротивлению, т.е. электрической проводимостью:

.

В этом случае закон Ома для участка цепи запишется в виде: I = Uq.

Закон Ома для всей цепи

Этот закон определяет зависимость между ЭДС Е источника питания с внутренним сопротивлением r₀ (рис.1), током I электрической цепи и общим эквивалентным сопротивлением R_Э = r₀ + R всей цепи:

.

Первый закон Кирхгофа

В любом узле электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю

, где m – число ветвей подключенных к узлу.

При записи уравнений по первому закону Кирхгофа токи, направленные к узлу, берут со знаком «плюс», а токи, направленные от узла – со знаком «минус». Например, для узла а (см. рис. 1) I - I₁ - I₂ = 0.

Второй закон Кирхгофа

В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на всех его участках

,

где n – число источников ЭДС в контуре; m – число элементов с сопротивлением R_к в контуре; U_к = R_кI_к – напряжение или падение напряжения на к-м элементе контура.

5.Магнитное поле и его характеристики и свойства

Магнитное поле и его характеристики. При прохождении электрического тока по проводнику вокруг него образуется магнитное поле. Магнитное поле представляет собой один из видов материи. Оно обладает энергией, которая проявляет себя в виде электромагнитных сил, действующих на отдельные движущиеся электрические заряды (электроны и ионы) и на их потоки, т. е. электрический ток. Под влиянием электромагнитных сил движущиеся заряженные частицы отклоняются от своего первоначального пути в направлении, перпендикулярном полю (рис. 34). Магнитное поле образуется только вокруг движущихся электрических зарядов, и его действие распространяется тоже лишь на движущиеся заряды. Магнитное и электрические поля неразрывны и образуют совместно единое электромагнитное поле. Всякое изменение электрического поля приводит к появлению магнитного поля и, наоборот, всякое изменение магнитного поля сопровождается возникновением электрического поля. Электромагнитное поле распространяется со скоростью света, т. е. 300 000 км/с.

Графическое изображение магнитного поля. Графически магнитное поле изображают магнитными силовыми линиями, которые проводят так, чтобы направление силовой линии в каждой точке поля совпадало с направлением сил поля; магнитные силовые линии всегда являются непрерывными и замкнутыми. Направление магнитного поля в каждой точке может быть определено при помощи магнитной стрелки. Северный полюс стрелки всегда устанавливается в направлении действия сил поля. Конец постоянного магнита, из которого выходят силовые линии (рис. 35, а), принято считать северным полюсом, а противоположный конец, в который входят силовые линии,— южным полюсом (силовые линии, проходящие внутри магнита, не показаны). Распределение силовых линий между полюсами плоского магнита можно обнаружить при помощи стальных опилок, насыпанных на лист бумаги, положенный на полюсы (рис. 35, б). Для магнитного поля в воздушном зазоре между двумя параллельно расположенными разноименными полюсами постоянного магнита характерно равномерное распределение силовых магнитных линий (рис. 36) (силовые линии, проходящие внутри магнита, не показаны).

Рис. 34. Схемы действия магнитного поля на движущиеся электрические заряды: положительный ион (а) и электрон (б).

Рис. 35. Магнитное поле, созданное постоянным магнитом.

Рис. 36. Однородное магнитное поле между полюсами постоянного магнита.

Рис. 37. Магнитный поток, пронизывающий катушку при перпендикулярном (а) и наклонном (б) ее положениях по отношению к направлению магнитных силовых линий.

Для более наглядного изображения магнитного поля силовые линии располагают реже или гуще. В тех местах, где магнитное роле сильнее, силовые линии располагают ближе друг к другу, там же, где оно слабее,— дальше друг от друга. Силовые линии нигде не пересекаются.

Во многих случаях удобно рассматривать магнитные силовые линии как некоторые упругие растянутые нити, которые стремятся сократиться, а также взаимно отталкиваются друг от друга (имеют взаимный боковой распор). Такое механическое представление о силовых линиях позволяет наглядно объяснить возникновение электромагнитных сил при взаимодействии магнитного поля и Проводника с током, а также двух магнитных полей.

Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция, магнитный поток, магнитная проницаемость и напряженность магнитного поля.

6.

5. 

Рисунок 2 — Разветвленная цепь

Неразветвленные и разветвленные электрические цепи.

В неразветвленной цепи рис. 1 протекает один и тот же ток.

В разветвленной ветви в каждой ветви протекает свой ток.Ветвь можно определить, как участок цепи,образованный последовательно соединенными элементами, заключенными между двумя узлами. А узел,соответственно, есть точка цепи, в которой сходится не менее трех ветвей.Если в месте пересечения двух линий на электрической схеме есть точка рис.3, то в этом месте существует электрическое соединение двух линий. В противном случае, когда нет точки в месте пересечения двух линий рис.4, значит нет соединения, а линии только пересекаются. Напряжение на участке цепи.

Под напряжением на некотором участке электрической цепи понимают разность потенциалов междукрайними точками этого участка. На участке рис.5 крайние точки которого обозначены буквами «а» и «в».Пусть ток I течет от точки «а»большего потенциала к точке «в» меньшего потенциала. Следовательно,потенциал точки «а» (Yа) увеличение потенциала точки «в» (Yв) на величину, равную произведению тока Iна сопротивление R:Yа=Yв + IR

В соответствии с определением напряжение между точками «а» «в»:

Uaв = Y а= Yв

Отсюда Uaв=IR, т.е. напряжение на сопротивлении равно произведению тока, протекающего посопротивлению, на величину этого сопротивления.

По виду магнитные цепи делятся на неразветвлённые и разветвлённые, а по структуре на однородные и неоднородные.

Неразветвлённой называют такую цепь, через элементы которой проходит один и тот же магнитный поток. В разветвлённой цепи содержатся участки (ветви), в которых поток различен.

 Если в разветвлённой цепи есть точка, в которой сходятся участки с различными потоками, то для такой точки (узла цепи) справедлив первый закон Кирхгофа для магнитной цепи, утверждающий что алгебраическая сумма магнитных потоков, сходящихся в узле, равна нулю:

  . 

 Для замкнутого контура магнитной цепи можно применять второй закон Кирхгофа, по которому алгебраическая сумма падений магнитных напряжений равнаалгебраической сумме МДС,

 где  Iw – МДС, равная произведению намагничивающего тока I на число витков катушки w, обозначать МДС можно буквой F.