Вопрос №4

Узел – это точка соединения трех и более элементов. Ветвь – это участок цепи, включенный между двумя узлами, по которому протекает общий для всех элементов ток. Ветвь может состоять из одного элемента или нескольких, которые включены последовательно.

Для узла выполняется закон сохранения заряда: сколько заряда переносится к узлу втекающими токами, столько же заряда выходит из узла, т.е. в узле заряды не накапливаются и не исчезают.

Обобщая сказанное, можно сформулировать первый закон Кирхгофа следующим образом: алгебраическая сумма токов ветвей в узле электрической цепи в любой момент времени равна нулю.

,

где n – номер ветви в узле.

Слагаемые суммы берут со знаком «+», если токи втекают в узел, и со знаком «–», если токи вытекают.

Для схемы на рис.1.5 первый закон Кирхгофа записывается следующим образом:

I₁ + I₂ + I₃ – I₄ = 0.

Контур состоит из ветвей, образующих замкнутый путь для протекания электрического тока. Для замкнутого контура выполняется закон сохранения энергии. Каждый узел или точка электрической цепи обладает собственным потенциалом и при перемещении заряда вдоль замкнутого контура совершается работа, которая при возврате заряда в исходную точку будет равна нулю. Это свойство потенциального электрического поля и описывает второй закон Кирхгофа в применении к электрической цепи: алгебраическая сумма падений напряжений на элементах контура в любой момент времени равна нулю:

,

где k – номер элемента контура.

Вопрос №6

В идеальных элементах электрических цепей протекает лишь один процесс преобразования энергии: либо поглощения энергии, либо накопления, либо выделения. Процессы, протекающие в реальных элементах, гораздо сложнее, чем в идеальных, поскольку в них протекает одновременно несколько процессов преобразования энергии. Причем, один из процессов является преобладающим (основным), а остальные проявляются в меньшей степени, они как бы мешают основному процессу, и потому их называют паразитными. Модели реальных элементов называют схемами замещения, или эквивалентными схемами, они состоят из идеальных элементов (рис. 3.17), которые отражают процессы, протекающие в реальных элементах. При составлении эквивалентных схем учитывают конструктивные, технологические и частотные особенности реальных элементов.

Индексами «0» обозначены основные элементы схем замещения, а индексами «S» –вспомогательные, которые учитывают дополнительные процессы, протекающие в элементах. Их называют паразитными элементами, так как они мешают работе основного. Например, для всех элементов на высоких частотах необходимо учитывать индуктивности выводов элементов, а также емкость, которая всегда существует между ними. Для емкости необходимо учитывать несовершенство диэлектрика между пластинами (R_S – сопротивление утечки), для индуктивности Rs – резистивное сопротивление провода, которым намотана катушка индуктивности.