2.1. Общие понятия и элементы теории электрических цепей

Радиоэлектронные устройства всегда являются соединением некоторых компонентов, которое принято называть цепью – электрической, электронной, радиотехнической. Как правило, такие цепи состоят из резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, диодов, транзисторов, источников электрической энергии, соединенных между собой определенным образом.

Отвлекаясь от геометрической конфигурации, электрическую цепь изображают графически в удобном для чтения виде (смотри рис.2.1). Наглядное графическое изображение электрической цепи, которое передает состав и взаимное расположение элементов, называют электрической или принципиальной схемой.

Рис. 2.1 Принципиальная схема усилителя

На принципиальной схеме соединения элементов изображают прямыми горизонтальными и вертикальными линиями (смотри рис.2.1). При этом считается, что соединительные проводники (и линии их изображающие) не влияют на свойства модели цепи. В схеме цепи выделяют узлы, ветви, контуры. Узлом называют точки соединения полюсов (зажимов) двух и более элементов схемы. Точка соединения двух полюсов называется – простым узлом, а точка соединения более двух полюсов называется – сложным узлом. На рис.2.1 простыми являются узлы с номерами 4 и 7, узлы с номерами 1,2,3,5,6 – сложные. Участок цепи между двумя сложными узлами, проходящий по тому или иному элементу, называется ветвью. Контур – любой замкнутый путь, пролегающий через элементы. Контуры называются независимыми, если они отличаются, хотя бы одной ветвью.

В радиоэлектронных устройствах (РЭУ) в общем случае протекают электромагнитные процессы, которые описываются в рамках классической электродинамики уравнениями Максвелла. Здесь будут рассматриваться такие радиоэлектронные устройства, у которых время распространения электромагнитного процесса вдоль цепи мало по сравнению с характерным периодом колебаний сигнала. В этом случае очень медленно изменяющееся электромагнитное поле можно считать квазистационарным. И тогда для описания процессов в таких РЭУ можно воспользоваться понятиями электрического напряжения и электрического тока.

Электрической цепью называют совокупность радиотехнических (электротехнических) устройств, электромагнитное состояние которых допустимо и целесообразно описывать с помощью понятий электрическое напряжение и электрический ток.

Основные электрические величины

Электрическое напряжение (или просто напряжения) , – величина, которая определяется для пары выделенных в цепи зажимов (полюсов) как разность потенциалов: . Зажим с более высоким потенциалом будем обозначать знаком “+”, а с более низким – знаком “–”. Знак минус на схемах обычно не изображают. Электрическое напряжение измеряется ввольтах (В). Направление действия напряжения часто указывают стрелкой в сторону более высокого потенциала, чтобы значение напряжения было положительным (см. рис. 2.2).

Рис. 2.2 Направление отсчетов напряжения и тока

Электрический ток , – это ток проводимости, протекающий в проводниках, соединяющих внешние зажимы устройства. В теории цепей электрический ток определяется как упорядоченное движение носителей положительного заряда в идеализированных проводниках. За положительное направление протекания тока принято направление от плюса к минусу. Электрический ток измеряется в амперах (А). Указанные на рис.2.2 направления напряжения и тока будем считать согласованными, причем оно относится как к постоянным напряжениям и токам, так и к мгновенным значениям переменных токов и напряжений.