Оглавление

Классификация электрических цепей 2

Вопрос 1. Что называется электрическим током, напряжением, энергией и мощностью? 3

Вопрос 2. Что называется электрической цепью? Виды ЭЦ. 5

Вопрос 3. Активные и пассивные компоненты электрической цепи 6

Вопрос 4. Электрическая схема. Топология электрической цепи 12

Вопрос 5. Законы Ома и Кирхгофа для электрической цепи 13

Вопрос 6. Принцип эквивалентности. Преобразование ЭС 14

Вопрос 7. Принцип наложения. Теорема замещения. Теорема взаимности 17

Вопрос 8. Теорема об активном двухполюснике. Теорема Тевенина и Нортона 18

Вопрос 9. Принцип дуальности. Теорема Телледжена. Баланс мощности 19

Вопрос 10. Режимы работы 20

Вопрос 11. Анализ электрических цепей 22

Вопрос 12. Суть метода суперпозиции при анализе электрической цепи и есть ли ограничения на его использование 27

Вопрос 13. Матричное представление методов контурных токов и узловых потенциалов 28

Вопрос 14. Резистивный делитель тока и напряжения (схема + вывод формулы) 30

Классификация электрических цепей

Вопрос 1. Что называется электрическим током, напряжением, энергией и мощностью?

Электрический ток и напряжение – величины, характеризующие электрическое состояние элемента

Электрическим током называют упорядоченное движение электрических зарядов под воздействием электрического поля. Мгновенным значением тока называют скорость изменения заряда q во времени:

Для определения знака тока достаточно выбрать произвольное положительное направление. Если направление и величина тока – постоянны, то мы имеем дело с постоянным током; если направление и величина тока – переменные величины, то мы имеем дело с переменным током;

Пусть имеется проводник (рис. а). Направление тока выбирается произвольно и указывается стрелкой. Как функция времени ток может принимать положительные и отрицательные значения. Если в результате расчёта тока, выполненного с учётом условно выбранного положительного направления, ток имеет знак плюс, то это означает, что его направление совпадает с выбранным положительным направлением. В противном случае, когда ток отрицателен, он направлен противоположно.

Электрическое напряжение между двумя точками a и b электрической цепи определяется количеством энергии W, затрачиваемой на перемещение единичного заряда из точки a в точку b (рис б).

. Единица измерения напряжения – вольт .

Положительное направление отсчета напряжения соответствует направлению перемещения положительно заряженных частиц от более высокого потенциала точки a к более низкому потенциалу точки b.

Электрическая энергия, затраченная на перемещение единичного заряда между двумя точками с напряжением к моменту времени определяется уравнением вида:

, поскольку , а .

Энергия, поступившая в цепь за промежуток времени от до , выражается интегралом:

. Единица измерения энергии – джоуль (Дж).

Мощность –1) энергия, получаемая приемником или отдаваемая источником тока в течение 1 с;

2) алгебраическая величина, знак которой зависит от знаков напряжения U и тока i в рассматриваемый момент времени

3) физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии

Мгновенная мощность определяется производной энергии по времени:

, откуда .

Мощность измеряется в ваттах – . Если , то обусловлен процесс поглощения энергии, если – процесс отдачи.

Полезная мощность – мощность, отдаваемая ИЭ потребителю (приемнику):

Потребительская мощность – при работе источника на напряжение в виде сопротивления проеобраз. ЭЭ в ЭМ, выражающаяся при помощи закона Джоуля – Ленца

Вопрос 2. Что называется электрической цепью? Виды эц.

Электрическая цепь – совокупность соединенных друг с другом источников электрической энергии и нагрузок, по которым может протекать электрический ток;

Для анализа и синтеза электрических цепей вводят понятия:

- электродвижущей силы (ЭДС), обозначается Е;

- напряжения, обозначается U (Е и U измеряются в Вольтах [B]);

- тока (I) измеряется в Амперах [A];

- сопротивления R, [Ом];

- величины, обратной сопротивлению - проводимости (G) измеряется в Сименсах [См] (R=1/G);

- индуктивности L , единица измерения Генри [Гн];

- емкости С, единица измерения Фарада [Ф].

Виды ЭЦ:

1. ЭЦ с сосредоточенными параметрами – идеализированные ЭЦ, процессы в которых описываются обыкновенными ДУ;

2. ЭЦ с распределенными параметрами – идеализированные ЭЦ, процессы в которых описываются ДУ в частных производных.

3. Линейные ЭЦ – цепь со сосредоточенными или распределительными параметрами, состоящие только из линейных идеализированных элементов;

4. Нелинейные ЭЦ – цепь, в состав которой входит хотя бы один нелинейный пассивный или активный элемент. Порядок такой цепи характеризуется числом реактивных элементов (емкостей и индуктивностей);

5. По топологическим особенностям: плоские, объемные, разветвленные и неразветвленные, простейшие (одноузловые, двухузловые) и сложные (многоузловые);

6. По энергетическим свойствам: активные (содержащие идеализированные активные элементы) и пассивные;

7. По числу внешних выводов: двухполюсники, многополюсники и др.;

Электрическая цепь содержит в себе как источники, так и приемники. Источниками электрической цепи являются устройства, которые создают (генерируют) токи и напряжения. Приёмниками электрической цепи называют устройства, потребляющие или преобразующие электрическую энергию в другие виды энергии.

В основе анализа электрических цепей лежит принцип моделирования: при анализе электрической цепи создаётся физическая модель, содержащая некоторую основную информацию об этой цепи. Далее формируется математическая модель – система уравнений, с помощью которых описывается физическая модель.