Вольт-амперная характеристики резистора с нелинейным  сопротивлением

R= R_ст= R_диф:

Вольт-амперная характеристики резистора с   линейным  сопротивлением

R_диф может быть меньше 0; R _{ст .}

 

Закон Ома: u_R=i_RR

R и G – диссипативные элементы. R=[Ом]; G=[См] (Сименс)

Мгновенная мощность:

Электрическая энергия:

Резистивный элемент только потребляет энергию из внешней цепи.

Лекция 2

Емкостный элемент

Емкостнымэлементом, идеальным конденсатором или емкостью называется идеализированный элемент электрической цепи, запасающий энергию электрического поля.

 Емкость С – это количественная характеристика емкостного элемента, описывающая способность запасать энергию электрического поля.

 

                          

 

 

Зависимость заряда q, накопленного в емкостном элементе от напряжения u_c называется кулон – вольтной характеристикой:

 

 

Рис. 1.7. Кулон-вольтные характеристики емкостного элемента

 

C_cт = q/u  C_диф = dq/du.

Для линейного емкостного элемента: C_cт = C_диф= q/u; [C]=Ф (фарад).

Закон Ома:  C= =                  

 Ток емкости пропорционален скорости изменения приложенного к ней напряжения:

Мгновенная мощность емкости:

Если  и , то мощность положительна: энергия поступает в емкость и накапливается, т. е. она заряжается.

                                                        

                                                                                                                                    .                                                                                              

                                                                                            

 

                           t

Если , а , то мощность отрицательна: емкость разряжается и энергия возвращается во внешнюю цепь.

           

 

                                                  

 Энергия электрического поля, запасенная в емкости:

.

Эта энергия определяется только мгновенным значением напряжения на емкости.

 Емкость может только запасать или отдавать электрическую энергию, но не преобразовывать.

Индуктивный элемент

Индуктивный элемент, идеальная индуктивная катушка или индуктивность – это идеализированный элемент цепи, в котором происходит запасание энергии магнитного поля.

        i_L

uL

Количественно способность идеализированного элемента запасать энергию магнитного поля называют индуктивностью L.

Закон электромагнитной индукции:

при изменении магнитного потока, пронизывающего индуктивную катушку, в ней наводится ЭДС е, равная скорости изменения потокосцепления катушки Ψ и направленная таким образом, чтобы вызванный ею ток стремился воспрепятствовать изменению магнитного потока:

Потокосцепление катушки  равно алгебраической сумме магнитных потоков Φ_i , пронизывающих ее отдельные витки:

где N — число витков катушки.

[ .

 

В общем случае:

 где  

 

          , где

Потокосцепление самоиндукции  зависит от протекающего по катушке тока i_L. Эта зависимость называется вебер – амперной.

Количественно зависимость потокосцепления самоиндукции от тока определяется статической L_ст и дифференциальной L_диф индуктивностями катушки:

 Для линейной индуктивности:  [L]=Гн (генри).

 Закон Ома:

 

 

Напряжение  прямо пропорционально скорости изменения тока

Мгновенная мощность:

Энергия, запасенная в индуктивности:

определяется только мгновенным значением тока. C и L называются энергоемкими или реактивными.

Дуальные элементы цепи

Таблица: ток, напряжение, мощность и энергия идеализированных пассивных элементов

Тип идеализированного элемента	Основные уравнения для
	тока	напряжения	мгновенной мощности	энергии
Сопротивление
Проводимость
Емкость
Индуктивность

 

Выражения для пары R и G, а также пары L и С могут быть получены одни из других путем замены

 Такие пары элементов называются дуальными. Дуальными могут быть также активные элементы и электрические цепи, обладающие такими же свойствами: одинаковые соотношения, которые могу быть получены друг из друга заменой  на  и контакт.

Схемы замещения реальных элементов электрических цепей.

Схема замещения резистора:

 

вывод

изоляция

контакт

 

 

Упрощенная схема замещения резистора:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема замещения конденсатора:

 

 

 

 

Схема замещения индуктивной катушки:

 

                                                

Схема замещения конденсатора на разных частотах:

г)

Ry

а) для низких частот;                           

б) для средних частот;

в) для высоких частот;

г) при постоянном токе.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: