1.1. Электрическая цепь, её элементы,

Их представление в расчётных схемах

* Электрической цепью называют совокупность электротехнических уст-ройств, предназначенных для генерирования, передачи и использования элек-трической энергии. Изображение электрической цепи с целью расчёта, монтажа, или с иной целью - называют электрической схемой. На практике эти два понятия отождествляются.

Электрическая цепь содержит источники энергии, приёмники или потребители энергии и вспомогательные элементы: соединительные провода, предохранители, измерительные приборы и т.п. Источники энергии - это устрой-ства, в которых тепловая, механическая, химическая, ядерная энергия преоб-разуется в электрическую энергию. Потребители или пассивные элементы - это нагреватели, электродвигатели, осветительные приборы. В них электрическая энергия переходит в тепло или запасается в магнитном или электрическом поле элемента.

В расчётных схемах потребители представляют пассивными идеализированными R,L,C - элементами, а источники энергии - в виде идеального источника эдс Е или в виде идеального источника тока Jк, разумеется, с учётом их реальных внутренних сопротивлений.

Идеальный резистивный элемент - резистор R, r [Ом, кОм, МОм] отражает свойство реально-го устройства преобразовывать электрическую энергию в тепло, которое, не накапливаясь в элементе, рассеивается в окружающую среду.

Идеальный индуктивный элемент - индуктивность L [Гн, мГн, мкГн] отражает способность устройства создавать магнитное поле и накапливать в нём энергию. Сопротивление индуктивности протеканию тока обусловлено ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении тока, постоянному току индуктивность не оказывает сопротивления.

В ёмкостном элементе С [Ф, мкФ, нФ, пФ] энергия движения зарядов пе-реходит в потенциальную энергию электрического поля, которая накапливается в элементе. Ёмкость не пропускает постоянный ток.

Любой пассивный элемент может быть охарактеризован одним параметром: R, L, C. Более полной характеристикой является зависимость тока в эле-менте от прикладываемого напряжения - так называемая вольтамперная (ВАХ) характеристика I (U) или U (I ).

Источники энергии. представляют двояко: либо в виде источника эдс Е (напряжения), либо в виде источника тока Jк.

Источники ЭДС характеризуют двумя параметрами: эдс Е, равной напря-жению холостого хода Uхх, и внутренним сопротивлением rвн. Благодаря ма-лому rвн, источники эдс способны поддерживать почти неизменным напря-жение на своих зажимах при изменении тока нагрузки.

Вольтамперная характеристика источника

Uвых (Iнг) = Е - rвн ∙Iнг называется внешней или нагрузочной характе-ристикой источника.

В полупроводниковой технике, в электронике часто используются источники с большим внутренним сопротивлением, которые называ-ют источниками тока. Из-за rк => ∞, уже никакое сопротивление нагрузки не может изменить ток в цепи. Источник характеризуют то-ком Jк, равным току короткого замыкания Iкз и сопротивлением rк (проводимостью gк). Уравнение ВАХ источника тока имеет вид:

Iвых (U) = Jк - gк ∙U.

--------------------- ♦ --------------------

Пример 2: определить внутреннее сопротивление аккумуляторной батарейки Uхх =1.5 В, если при подключении двух лампочек с токами 0.125 А вы-ходное напряжение аккумулятора снижается до 1.4 В.

Решение: из уравнения характеристики аккумулятора следует:

rвн = (Uхх - Uвых)/ Iнг = (1.5-1.4)/2 ∙ 0.125 = 0.4 Ом.

Пример 3: известно, что режим короткого замыкания для источника является аварийным. Определите ток Iкз рассмотренного выше аккумулятора.

Решение: Iкз = Uхх /rвн = 1.5/ 0.4 = 3.75А.

------------------------- ♦ --------------------------