- •Экзаменационные вопросы по тоэ
- •1) Ток, напряжение, энергия, мощность
- •2) Источники электромагнитной энергии. Эквивалентные преобразования источников
- •3) Резистивный элемент в цепи. Ток, напряжение, энергия, мощность
- •4) Виды соединений в электрической цепи. Фдт и фдн
- •5) Задача анализа электрической цепи. Законы Кирхгофа
- •6) Общие свойства линейных цепей. Теоремы наложения и взаимности. Метод пропорциональных величин
- •7)Метод контурных токов
- •8)Метод узловых напряжений
- •9)Метод эквивалентного источника напряжения (мэин)
- •Единичная ступенчатая функция. Свойства. Применение. Переходная характеристика цепи и ее связь с импульсной.
- •11)Единичная импульсная функция. Свойства. Применение. Импульсная характеристика цепи и ее связь с переходной
- •12)Индуктивный элемент в электрической цепи. Энергетические характеристики.
- •13)Принцип непрерывности потокосцепления. Закон коммутации
- •Первый закон коммутации
- •14) Емкостный элемент в электрической цепи. Энергетические характеристики.
- •15) Принцип непрерывности заряда. Закон коммутации.
- •16) Дуальность элементов и их характеристик. Понятие о дуальных цепях.
- •17) Анализ переходных процессов в разветвленной цепи первого порядка. Алгоритм метода.
- •1) Люая реакция находится в виде:
- •4) Найти постоянную интегрирования а:
- •18) Анализ переходных процессов в разветвленной цепи второго порядка. Алгоритм метода.
- •19) Виды свободного процесса в цепи второго порядка
- •5.7.1. Апериодический процесс
- •5.7.2. Колебательный процесс
- •1)Переходим в частотную область:
2) Источники электромагнитной энергии. Эквивалентные преобразования источников
Источник электрической энергии характеризуется ЭДС и внутренним сопротивлением. Если чере него под действием ЭДС протекает ток, то напряжение на его зажимах U=E-RI при увеличении I уменьшается.
Если у некоторого источника внутреннее сопротивление равно 0, то его ВАХ будет прямой линией. Такой характеристикой обладает идеализированный источник питания, называемый источником ЭДС. Следовательно, источник ЭДС представляет собой такой идеализированный источник питания, напряжение на зажимах которого постоянно(независит от I) и равно ЭДС, а внутренне сопротивление равно 0.
Если у некоторого источника беспредельно увеличивать ЭДС и внутренне сопротивление, такой источник питания называется источником тока.
Следовательно, источник тока представляет собой идеализированный источник питания, который создает ток I, независящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединен, а его ЭДС и внутреннее сопротивление равны бесконечности. Отношение двух бесконечно больших величин E/R равно конечной величине – току источника тока.
При расчете и анализе электрических цепей реальный источник электрической энергии с конечным значением R заменяют расчетным эквивалентом. В качестве эквивалента может быть взят:
а) источник ЭДС с последовательно включенным сопротивлением R, равным внутреннему сопротивлению реального источника
б) источник тока с током J=E/R и параллельно с ним включенным сопротивлением R.
Источник тока с последовательно подключенным R меняется на источник ЭДС с параллельно подключенным сопротивлением и наоборот.
3) Резистивный элемент в цепи. Ток, напряжение, энергия, мощность
Под резистивным элементом электрической цепи или активным сопротивлением понимают идеализированный элемент, в котором происходит только необратимое преобразование электромагнитной энергии в теплоту или другие виды энергии, а запасание энергии в электрическом и магнитном полях отсутствует.
По свойствам к этому идеальному элементу довольно близки такие реальные устройства, как угольные сопротивления, реостаты, лампы накаливания при относительно небыстрых изменениях токов.
Условное графическое обозначение резистивного элемента Представлено на рис. 1.2, а, где указаны принятые положительные направления напряжения и тока.
Основное уравнение элемента, связывающее ток и напряжение, так называемая вольтамперная характеристика, определяется законом Ома, который устанавливает пропорциональность между напряжением и током:
u=Ri; i=Gu. (1.5)
Коэффициент пропорциональности в первом выражении (1.5), равный отношению напряжения и тока, является электрическим сопротивлением:
R=u/i. (1.6)
Численно сопротивление равно напряжению на элементе при токе в 1 А. Значение сопротивления выражается в омах.
Обратная величина—отношение тока к напряжению— представляет собой электрическую проводимость:
G=i/u=1/R. (1.7)
В теории линейных электрических цепей сопротивление и проводимость принимают постоянными, не зависящими от тока, напряжения и других величин. В реальных элементах это допущение, так же как и допущение отсутствия запасания энергии, выполняется приближенно.
Линейные алгебраические соотношения между напряжением и током (1.5) можно представить графически в виде прямой, проходящей через начало координат (рис. 1.2,6), с угловым коэффициентом, равным значению сопротивления. Кривые напряжения и тока подобны (рис. 1.2, в)—их ординаты пропорциональны в любой момент времени.
Мощность, выделяемая в виде теплоты в резистивном элементе, согласно соотношениям (1.4) и (1.5), выражается Законом Джоуля—Ленца:
P=dw/dt=ui=Ri2=Gu2 (1.8)
Мощность в резистивном элементе является квадратической функцией тока или напряжения, поэтому она не может принимать отрицательных значений; следовательно, энергия всегда поступает от источника в элемент. Это происходит в силу того, что ток и напряжение в элементе в любой момент времени имеют одинаковый знак: вольтамперная характеристика пассивного резистивного элемента располагается в первом и третьем квадрантах.