Liniowe obwody elektryczne
Obwód elektryczny nazywany jest zbiorem elementów, które tworzą ścieżki do przejścia Elektryczność… Obwód elektryczny składa się z elementów aktywnych i pasywnych.
Elementy aktywne są uważane za źródła energii elektrycznej (źródła napięcia i prądu), elementy pasywne obejmują rezystory, cewki indukcyjne, kondensatory elektryczne.
Nazywa się charakterystykę ilościową elementów obwodu elektrycznego jego parametry... Na przykład parametrami źródła stałego napięcia są jego pola elektromagnetyczne i opór wewnętrzny… Parametrem rezystora jest jego rezystancja cewki — jego indukcyjność L, a kondensatora — pojemność C.
Napięcie lub prąd dostarczany do obwodu będzie nazywany sygnałem działającym lub wejściowym… Sygnały działające można postrzegać jako różne funkcje czasu zmieniające się zgodnie z pewnym prawem z(T)… Na przykład z(T) może być stałe i zmieniać się w czasie według prawa okresowości lub mają charakter aperiodyczny.
Napięcia i prądy powstające pod wpływem wpływów zewnętrznych w interesującej nas części obwodu elektrycznego, które są jednocześnie funkcjami czasu NS (T), będziemy nazywać reakcją łańcuchową lub sygnałem weekendowym.
Każdy pasywny element rzeczywistego obwodu elektrycznego ma pewien stopień czynnej rezystancji, indukcyjności i pojemności. Jednak w celu ułatwienia badania procesów zachodzących w obwodzie elektrycznym i jego obliczania, obwód rzeczywisty zastępuje się wyidealizowanym, składającym się z oddzielnych przestrzennie rozdzielonych elementów R, L, S.
W tym przypadku uważa się, że przewody łączące elementy obwodu nie mają czynnej rezystancji, indukcyjności i pojemności. Taki wyidealizowany obwód nazywany jest obwodem o parametrach złożonych, a oparte na nim obliczenia dają w wielu przypadkach wyniki dobrze potwierdzone doświadczeniem.
NSEObwody elektryczne o stałych parametrach to takie obwody, w których rezystancje rezystorów R, indukcyjność cewek L oraz pojemność kondensatorów C są stałe, niezależne od działających w obwodzie prądów i napięć. Takie elementy nazywane są liniowymi.
Jeżeli rezystancja rezystora R nie zależy od prądu, to wyraża się liniową zależność między spadkiem napięcia a prądem Prawo Ohma ur = R NS ir, a charakterystyka prądowo-napięciowa rezystora (jest linią prostą (ryc. 1, a).
Jeżeli indukcyjność cewki nie zależy od wartości (płynącego w niej prądu, to połączenie strumienia samoindukcyjnego cewki ψ wprost proporcjonalnego do tego prądu ψ= L NS il (rys. 1, b) .
Wreszcie, jeśli pojemność kondensatora C nie zależy od napięcia uc przyłożonego do okładek, to ładunek q zgromadzony na okładkach i napięcie u° C są ze sobą powiązane zależnością liniową, graficznie pokazaną na ryc. 1, w.
Ryż. 1. Charakterystyki elementów liniowych obwodu elektrycznego: a — charakterystyka prądowo-napięciowa rezystora, b — zależność połączenia strumienia od prądu w cewce, c — zależność ładunku kondensatora od napięcia na nim.
Liniowość rezystancji, indukcyjności i pojemności jest warunkowa, ponieważ w rzeczywistości wszystkie rzeczywiste elementy obwodu elektrycznego są nieliniowe. Tak więc podczas przepuszczania prądu przez ostatni rezystor nagrzewa się i zmienia się jego opór.
Nadmierne zwiększenie prądu w cewce ferromagnetycznej może nieznacznie zmienić jej indukcyjność. Pojemność kondensatorów o różnych dielektrykach zmienia się w różnym stopniu, w zależności od przyłożonego napięcia.
Jednak w normalnym trybie pracy elementów zmiany te są zwykle na tyle nieznaczne, że mogą nie być uwzględniane w obliczeniach, a takie elementy obwodu elektrycznego uważa się za liniowe.
Tranzystory pracujące w trybach, w których używane są sekcje prostoliniowe z ich charakterystyką prądowo-napięciową, można również warunkowo uznać za urządzenia liniowe.
Obwód elektryczny składający się z elementów liniowych nazywany jest liniowym obwodem elektrycznym. Obwody liniowe charakteryzują się liniowymi równaniami prądów i napięć oraz podstawionymi liniowymi obwodami zastępczymi. Liniowe obwody zastępcze składają się z liniowych elementów pasywnych i aktywnych, których charakterystyka woltowo-amperowa jest liniowa.Do analizy procesów zachodzących w liniowych obwodach elektrycznych wykorzystywane są m.in Prawa Kirchhoffa.