
- •1. Закон Ома. Закон Ома для замкнутой цепи.
- •2. Источник напряжения. Источник тока.
- •3. Законы Кирхгофа:
- •Метод эквивалентных преобразований:
- •5. Метод наложения.
- •6. Метод эквивалентного генератора.
- •Баланс мощностей.
- •Гармонические колебания. Действующие и амплитудные значения. Конденсатор.
- •9. Гармонические колебания. Действующие и амплитудные значения. Катушка индуктивности.
- •10. Гармонические колебания. Действующие и амплитудные значения.
- •Мощности в цепях синусоидального тока
- •13. Передаточная функция электрической цепи. Ачх и фчх.
- •14. Передаточная функция электрической цепи. Ачх и фчх.
- •15. Передаточная функция электрической цепи. Ачх и фчх. Цепь вида
- •16. Передаточная функция электрической цепи. Ачх и фчх. Цепь вида
- •17. Операционный усилитель. Неинвертирующий усилитель
- •18. Операционный усилитель. Инвертирующий усилитель.
- •19. Операционный усилитель. Интегрирующее устройство.
- •20. Дифференцирующее устройство
- •21. Активный фильтр низких частот первого порядка
- •Активные фильтры
- •22. Активный фильтр высоких частот первого порядка
- •23. Переходные процессы. Законы коммутации. Цепь вида
- •Размыкание переключателя:
- •24. Переходные процессы. Законы коммутации. Цепь вида
- •Размыкание переключателя:
- •25. Преобразование Лапласа
- •26. Временной метод анализа электрических цепей
- •27. Резонанс. Последовательный колебательный контур
- •28. Резонанс. Параллельный колебательный контур.
- •29. Ряд Фурье
- •30. Преобразование Фурье. Теорема запаздывания.
- •35. Четырехполюсники. Схемы включения. А -параметры.
- •36. Четырехполюсники. Входное и выходное сопротивление.
- •37. Нелинейные элементы. Вольт-амперные характеристики. Вольт-амперная характеристика лампы накаливания.
- •38. Нелинейные элементы. Вольт-амперные характеристики. Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода.
- •39. Нелинейные элементы. Вольт-амперные характеристики. Вольт-амперная характеристика стабилитрона.
- •40. Нелинейные элементы. Выпрямители на полупроводниковых диодах.
- •41. Длинные линии. Волновое сопротивление линии с потерями и без потерь. Коэффициент распространения. Длина волны и фазовая скорость.
- •42. Длинные линии. Включение в режиме короткого замыкания, холостого хода, согласованной нагрузки. Входное сопротивление.
- •43. Фильтры. Классификация. Ачх. Рабочее ослабление.
- •4 4. Фнч Баттерворта. Порядок фильтра. Нормирование частоты.
- •4 5. Фнч Чебышева. Порядок фильтра. Нормирование частоты.
- •47. Аналоговые и дискретные сигналы. Дискретное преобразование Фурье.
- •48. Аналоговые и дискретные сигналы. Быстрое преобразование Фурье:
- •Основные определения
- •Импульсная характеристика дискретной цепи
- •Определение импульсной характеристики
- •51. Разностное уравнение и блок-схема.
1. Закон Ома. Закон Ома для замкнутой цепи.
Закон Ома
Закон Ома — это фундаментальный закон электрических цепей, который описывает связь между напряжением, током и сопротивлением в линейных цепях постоянного тока. Он формулируется следующим образом:
V=IR
где:
V — напряжение (в вольтах, В),
I — ток (в амперах, А),
R — сопротивление (в омах, Ом).
Этот закон означает, что напряжение на резисторе прямо пропорционально протекающему через него току и сопротивлению резистора.
Закон Ома для замкнутой цепи
Закон Ома для замкнутой цепи учитывает весь контур, включая внутреннее сопротивление источника напряжения. Он формулируется следующим образом:
где:
В этом уравнении учитывается, что напряжение источника делится на внешнее и внутреннее сопротивления цепи.
Применение закона Ома
Пример 1: Простая цепь
Рассмотрим простую цепь, состоящую из источника напряжения и резистора RRR:
Напряжение источника V=12 В
Сопротивление резистора R=6 Ом
Используем закон Ома:
Пример 2: Замкнутая цепь с внутренним сопротивлением
Рассмотрим замкнутую цепь, состоящую из источника ЭДС ε, внутреннего сопротивления источника r и внешнего сопротивления R:
ЭДС источника ε=12 В
Внутреннее сопротивление источника r=1 Ом
Внешнее сопротивление R=5 Ом
Используем закон Ома для замкнутой цепи:
Решим уравнение для тока I:
Напряжение на внешнем сопротивлении:
Падение напряжения на внутреннем сопротивлении:
Основные моменты
Простая форма закона Ома: V=IR, используется для расчета напряжения, тока или сопротивления в цепях постоянного тока.
Закон Ома для замкнутой цепи: учитывает внутреннее сопротивление источника и формулируется как ε=IR + Ir
Применение закона: помогает анализировать простые и сложные электрические цепи, расчеты напряжения, тока и сопротивления.
Важность закона Ома
Закон Ома является фундаментальным принципом в электротехнике и электронике. Он применяется для:
Проектирования и анализа электрических цепей.
Определения правильных значений компонентов в цепях.
Оценки производительности источников питания и нагрузки.
Понимание и применение закона Ома является основополагающим навыком для инженеров и техников, работающих с электрическими системами.
2. Источник напряжения. Источник тока.
Источник напряжения
Источник напряжения — это устройство или элемент электрической цепи, предназначенный для поддержания постоянного напряжения между двумя своими выводами независимо от тока, протекающего через него. Источники напряжения могут быть как постоянного, так и переменного тока.
Характеристики источников напряжения
Электродвижущая сила (ЭДС) (ε): Это максимальное напряжение, которое источник может создать в цепи, когда через него не протекает ток.
Внутреннее сопротивление (r): В реальных источниках всегда существует некоторое сопротивление, которое уменьшает выходное напряжение по мере увеличения тока нагрузки. Идеальный источник напряжения имеет нулевое внутреннее сопротивление.
Номинальное напряжение (V): Это выходное напряжение, которое источник поддерживает при определенных условиях.
Примеры источников напряжения
Батареи и аккумуляторы: Химические источники, которые преобразуют химическую энергию в электрическую.
Генераторы: Устройства, преобразующие механическую энергию в электрическую.
Блоки питания: Электронные устройства, преобразующие сетевое напряжение в постоянное или переменное напряжение нужного значения.
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеального источника напряжения
Идеальный источник напряжения поддерживает постоянное напряжение V вне зависимости от тока I:
V=const
В реальных условиях характеристика изменяется под влиянием внутреннего сопротивления:
Vреальное = ε − Ir
Источник тока
Источник тока — это устройство или элемент электрической цепи, предназначенный для поддержания постоянного тока через свои выводы независимо от напряжения, приложенного к нему. Источники тока могут быть как постоянного, так и переменного тока.
Характеристики источников тока
Номинальный ток (I): Это ток, который источник тока поддерживает через нагрузку.
Внутреннее сопротивление (r): В реальных источниках всегда существует некоторое внутреннее сопротивление, которое влияет на выходное напряжение. Идеальный источник тока имеет бесконечно большое внутреннее сопротивление.
Максимальное выходное напряжение: Это максимальное напряжение, которое источник тока может развить при поддержании номинального тока.
Примеры источников тока
Транзисторные источники тока: Используются в электронных схемах для стабилизации тока.
Стабилизаторы тока: Устройства, обеспечивающие постоянный ток в цепи при изменении нагрузки.
Источник питания на основе операционных усилителей: Часто используются для точного контроля тока в схемах.
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеального источника тока
Идеальный источник тока поддерживает постоянный ток I вне зависимости от напряжения V:
I=const
В реальных условиях характеристика изменяется под влиянием конечного внутреннего сопротивления:
Сравнение источников напряжения и тока
Практическое применение
Источники напряжения часто используются для питания различных электронных устройств и схем, где важно поддерживать стабильное напряжение, например, в бытовой электронике, компьютерах, и системах освещения.
Источники тока применяются в ситуациях, где важно поддерживать постоянный ток, например, в светодиодном освещении, зарядных устройствах для батарей, и медицинском оборудовании.
Понимание характеристик и применения источников напряжения и тока является ключевым для разработки и эксплуатации электрических и электронных систем.