Основные электрические величины

Явление направленного движения свободных носителей электрических зарядов в проводящей среде называется электрическим током.

Вне источника положительные носители заряда движутся от его положительного зажима (полюса) к отрицательному зажиму (полюсу). Направление движения отрицательных зарядов противоположно движению положительных зарядов. В качестве условного положительного направления тока принимается направление движения положительных зарядов.

Для расчета электрических цепей необходимо учитывать направления токов и напряжений. Направление тока характеризуется знаком тока. Понятия «положительный ток» и «отрицательный ток» имеют смысл, если только сравнивать направление тока в проводнике с некоторым заранее выбранным ориентиром – так называемым положительным направлением. Его выбирают произвольно и указывают стрелкой.

Если в результате расчета тока, выполненного с учётом принятого положительного направления, ток имеет знак плюс (i>0), то это значит, что его фактическое направление совпадает с выбранным положительным направлением. В противном случае, когда ток отрицателен (i<0) – противоположно выбранному.

Потенциал точки схемы характеризует работу сил электрического поля по переносу единичного заряда из данной точки в точку, потенциал которой равен нулю (за точку с нулевым потенциалом может быть принята любая точка схемы).

Падение напряжения на элементе электрической цепи равно разности потенциалов на концах элемента.

В табл. 2 представлены базовые электрические величины и их единицы измерения.

Таблица 2

Величина	Обозначение	Единица измерения	Другие используемые величины
Заряд	Q	1 К = 1 Кулон	мК
Ток	I	1 А = 1 Ампер	мА, мкА
Напряжение/ЭДС	U/E	1 В = 1 Вольт	мВ, кВ
Потенциал	φ	1 В = 1 Вольт	мВ, кВ
Сопротивление	R	1 Ом	кОм, МОм
Проводимость	G	1 См = 1 Сименс
Индуктивность	L	1 Гн = 1 Генри	мГн, мкГн
Ёмкость	С	1 Ф = 1 Фарада	мкФ, нФ, пФ

1. Электрические цепи постоянного тока Краткие теоретические сведения

Ток называется постоянным, если за любые равные промежутки времени через поперечное сечение проводника переносятся одинаковые по величине и знаку заряды:

I=q/t.

Источник постоянного напряжения (ЭДС) – источник электроэнергии, выходное напряжение которого не изменяется во времени.

Элементы электрической цепи постоянного тока

В электрических цепях постоянного тока есть пассивные и активные элементы.

Пассивный линейный элемент – резистор, имеющий электрическое сопротивление R (рис. 1.1а). Электрическое сопротивление означает противодействие протеканию тока. Это противодействие может быть вызвано проводниками ограниченного сечения или создается намеренно путем включения в цепь элемента (резистора), обладающего сопротивлением (резистивностью).

Ток I и напряжение U_ab электрического сопротивления связаны законом Ома

.

Величина, обратная сопротивлению, есть электрическая проводимость:

.

Активные линейные элементы – источники электромагнитной энергии.

Активные линейные элементы подразделяются:

а) на независимые источники;

б) зависимые (управляемые) источники.

Независимые источники могут быть идеальные и реальные.

Идеальный источник электродвижущей силы характеризуется напряжением U_ab, которое не зависит от тока I, и электродвижущей силой Е (обозначения положительных направлений напряжения и тока показаны на рис. 1.1б):

.

Внутреннее сопротивление идеального источника ЭДС равно нулю.

Реальный источник электродвижущей силы имеет внутреннее сопротивление. Он может быть изображен в виде последовательной схемы, содержащей ЭДС Е и внутреннее сопротивление R (на рис. 1.1в показаны положительные направления Е и U_ab).

Идеальный источник тока. Ток J источника тока не зависит от напряжения U_ab (внутренняя проводимость источника тока равна нулю, сопротивление источника тока бесконечно велико).

Идеальный и реальный источники тока (с внутренней проводимостью ) приведены на рис. 1.1г, д.

Переход от схемы источника электродвижущей силы к эквивалентной схеме источника тока осуществляется по формулам: