Схемы и элементы электрических цепей.

Для облегчения расчета и анализа цепей их представляют в виде графических изображений, называемых схемами.

Принципиальная Замещения 1 Замещения 2

На принципиальной схеме показывают условные изображения элементов цепи и их соединения. Эти схемы удобны для изучения принципа работы. Более абстрактное представление об электрической цепи дают схемы замещения, которые являются расчётной моделью соответствующего устройства. Реальные элементы электрической цепи заменяют в схеме замещения расчётными моделями (идеализированными элементами), в которых учитывают только существенные параметры и свойства.

К таким параметрам относят: сопротивление, емкость, индуктивность, взаимная индуктивность и электродвижущая сила (ЭДС). В простейших цепях и их схемах выделяют 6 основных идеализированных элементов: резистор, конденсатор, катушка индуктивности, индуктивно связанные катушки, источник ЭДС и источник тока. Идеализированный резистор или резистивный элемент ( , )обладает только одним параметром – сопротивлением. Сопротивление (R) – величина, характеризующая затраты энергии при перемещении зарядов по данному участку цепи. Единица измерения сопротивления 1Ом = 1 В/А, величина обратная сопротивлению – проводимость G = 1/R, измеряется в Сименс 1См = 1/ Ом. Часть электромагнитной энергии в резисторе преобразуется в теплоту, поэтому его относят к активным элементам.

Идеализированная катушка или индуктивный элемент ( )обладает одним параметром – индуктивностью (L ), который характеризует энергию, запасаемую в магнитном поле. Единица измерения Гн (Генри). Энергия может возвращаться в цепь, поэтому катушка - реактивным элементом. При постоянном токе напряжение на катушке U_L = L( dI_L /dt) =0,т.е. индуктивный элемент – "закоротка".

Идеализированная катушка или индуктивный элемент ( )обладает одним параметром – индуктивностью (L ), который характеризует энергию, запасаемую в магнитном поле. Единица измерения Гн (Генри). Энергия может возвращаться в цепь, поэтому катушка - реактивным элементом. При постоянном токе напряжение на катушке U_L = L( dI_L /dt) =0,т.е. индуктивный элемент – "закоротка".

Идеализированный конденсатор или емкостной элемент ( )обладает одним параметром – емкостью (С), который характеризует запасаемую в электрическом поле энергию. Единица измерения Фарада (Ф). При постоянном напряжении ток емкости Ic = C dUc / dt =0,т. Е. емкостной элемент – «разрыв». Конденсатор также является реактивным элементом.

Активными элементами электрической цепи являются источники электрической энергии. Напряжение на выходе источника ЭДС постоянного тока неизменно и не зависит от тока в нагрузке. Источник ЭДС переменного тока обозначают . Ток в нагрузке у источника тока неизменен и не зависит от параметров нагрузки. У идеальных источников ЭДС и тока проводимость и сопротивление бесконечные величины, и внутри таких источников нет потерь энергии.