Электротехника - электрическая цепь и ее элементы

 

Двухполюсные пассивные элементы

 

Резистивный элемент. Двухполюсный элемент, характеризуемый зависимостью и=и(i) или i(u) (см. рис. 1.1), называют резистивным элементом — сопротивлением или проводимостью. Зависимость и(i) или i(и) называют вольт-амперной характеристикой такого элемента (Все характеристики, рассматриваемые в данном параграфе, представляют собой статические характеристики, т. е. характеристики, полученные при достаточно медленном изменении во времени соответствующих величин.).

 

 

 

 

 

 

 

 

В общем случае вольт-амперная характеристика нелинейна. Например, на рис. 1.7, а, б показаны две нелинейные характеристики, которые могут иметь реальные элементы — полупроводниковые диоды различных типов. Элементы с нелинейными зависимостями и(i) или i(и) характеризуются нелинейными сопротивлениями или проводимостями.

Если зависимость u=u(i) представляет собой прямую линию, то сопротивление (проводимость) называют линейным (рис. 1.7, в). Обозначение такого сопротивления дано на рис. 1.8.

Линейное сопротивление описывается соотношением (закон Ома)

 

иr=ri,  (1.3)

 

или

 

i=gur,  (1.4)

 

где r — сопротивление; g=1/r — проводимость,

Сопротивление r>0 — пассивный элемент. Энергия, поступающая в данный элемент,

 

.

 

Эта энергия преобразуется в тепловую энергию (необратимо рассеивается). При этом мощность p=i2r (закон Джоуля — Ленца).

Сопротивление r как элемент схемы соответствует элементу цепи — резистору, если последний идеализируется.

Резистор представляет собой, например, проводящий однородный цилиндр длиной l и поперечным сечением S (рис. 1.9). Проводящие свойства материала цилиндра характеризуют удельной проводимостью s. Сопротивление и проводимость цилиндра равны, соответственно:

 

r=l/(sS), g=sS/l

По своему внешнему проявлению обе схемы одинаковы и у них одно внутреннее сопротивление

.

Это выражение дает возможность по известным одной схемы находить и другой.

В теории электрических цепей рассматриваются и зависимые, или управляемые источники. Они представляют собой результат идеализации свойств реальных транзисторных и ламповых усилителей, используемых в линейном режиме.

Зависимый источник напряжения представляет собой идеализированную электрическую цепь с двумя парами зажимов. К одной из них подсоединен источник напряжения, у которого задающее напряжение пропорционально напряжению (току), подведенному к другой паре зажимов, и только этому (управляющему) напряжению (току). Аналогично вводится и понятие зависимого источника тока.

При анализе колебаний в реальной линейной электрической цепи она заменяется некоторой идеализированной цепью из того или иного числа элементов, колебания в которой пренебрежимо мало отличаются от колебаний в анализируемой цепи.