Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции по ЭиЭ / лекции1234.doc
Скачиваний:
38
Добавлен:
01.05.2014
Размер:
1.68 Mб
Скачать

Литература.

1) Теоретические основы электротехники

Л.А. Бессонов

2) Основы теории цепей

В.В. Фриск

3) Основы теории электрических цепей

Ю.А. Бычков, В.М. Золотницкий, Э.П. Чернышев

4) Электротехника и основы электроники

О.П. Глудкин , Б.П. Соколов

5) Лабораторные работы по электротехнике и основы электроники.

Рекус Г.Г. , Чесноков В.Н.

6) Моделирование и расчет электрических цепей

Попов П.А.

Лекция 1.

1.1 Линейные электрические цепи постоянного тока.

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

Постоянный ток-ток неизменный во времени и представляет собой направленно, упорядоченное, движение частиц, несущих электрические заряды.

Носителями зарядов в металле являются свободные электроны, а в жидкости ионы.

Электрическим полем называется упорядоченное движение носителей зарядов, созданным в них источниками электрической энергии.

Источниками электрической энергии представляют собой такие источники которые преобразуют химическую, механическую и другие виды энергий в электрическую.

Потенциалом некоторой точки электрической цепи называют величину, равную отношению потенциальной энергии W , которой обладает заряд q , находящийся в данной точке, к этому заряду

(1.1)

Потенциальная энергия W равна энергии, расходуемой зарядом при его перемежении из данной точки электрической цепи в точку, имеющую нулевой потенциал.

В электрической цепи за точку с нулевым потенциалом обычно принимают заземленную точку.

Это ( земля ) ( корпус )

На интегральных микросхемах такая точка обозначается GND или OV.

Электрическим напряжением называется разность потенциалов между двумя точками электрической цепи

(1.2)

U – напряжение ( В ); - потенциалы 1 и 2 точек (В).

Мгновенные электрические величины – величины зависящие от времени q (t), i (t), u (t), p (t) = i (t)u(t).

Постоянные электрические величины – величины не зависящие от времени I – постоянный ток, U – постоянное напряжение.

Если в электрических цепях течет постоянный ток, то такие цепи называются цепями постоянного тока, если переменный, то цепями переменного тока.

1.2 Закон Ома для участка цепи.

Сила тока прямо пропорциональна разности потенциалов на концах проводника и обратно пропорциональна сопротивлению этого проводника

(1.3)

R

U

I = (А) U = (В) R = (Ом)

Рис (1.1.1)

Если заранее неизвестно направление тока, то оно выбирается произвольно и называется положительным направлением тока.

Напряжение на участке цепи, через который проходит электрический ток называется падением напряжения.

Пример.

Согласованное направление Встречное направление

( положительное ) ( несогласованное )

R I R I

U U

Рис (1.1.2) Рис(1.1.3)

1.3 Линейные пассивные элементы электрической цепи.

Отдельные устройства составляющие электрическую цепь называются элементами цепи.

Элементы цепей подразделяются на источники и приемники электрической энергии, соединенные между собой проводами.

Источники – элементы электрической цепи, которые преобразуют различные виды энергии в электрическую.

Приемники - элементы электрической цепи, которые преобразуют электрическую энергию в другие виды энергий.

Резистором называется элемент, в котором текущей через него мгновенный ток i (t) преложенное к нему мгновенное напряжение u (t), пропорциональны друг другу, т.е. связаны законом Ома для мгновенных величин

(1.4)

R – сопротивление резистора (Ом)

- проводимость сименс (См)

I(t) – мгновенный ток (а)

u(t) – мгновенное напряжение (В)

R, G i(t) R=0; G= i(t) R=; G=0 i(t)=0

u(t) u(t) u(t)

Рис (1.1.4) Рис (1.1.5) Рис (1.1.6)

R=0; G= и u(t)=0 коротко замкнутая цепь ( идеальный проводник ).

R=; G=0 и i(t)=0 разомкнутая цепь ( разъем ).

Конденсатор обозначается C (Ф) фарадах

q = Cu (1.5)

С i(t)

U

u(t)

Рис (1.1.7)

Ток текущий через конденсатор

(1.6)

учитывая, что C=const

(1.7)

обратную зависимость можно получить, как

(1.8)

где - константа интегрирования, численно равная начальному

напряжению на конденсаторе.

Мгновенная мощность, поступающая в емкость, равна

p= u(t)i(t) = (1.9)

связана с процессом накопления или убыли электрического заряда в емкости.

Катушка индуктивности обозначается буквой L , а ее индуктивность измеряется в генри ( Гн ) линейная, не зависящая от времени индуктивность входит в линейное уравнение

Ф = Li (1.10)

Где Ф – в веберов ( Вб )

(1.11)

L i(t)

u(t)

Рис (1.1.8)

Учитывая, что L = const

(1.12)

обратная зависимость

(1.13)

- константа интегрирования, равная начальному току, протекающему через катушку индуктивности.

Мгновенная мощность, поступающая в индуктивность равна

(1.14)

Пример.

Найдем ток в индуктивной цепи если к ней приложено линейное напряжение u=kt, (k = const). При нулевых условиях начальных

Решение

Подставим u=kt

откуда следует

u i

t t

Рис (1.1.9) Рис (1.2.0)

Ток имеет параболическую форму.