Элементы схем замещения электрических цепей

Электрическая цепь – это совокупность генерирующих, приемных и

вспомогательных устройств, соединенных между собой электрическим проводами.

В теории электрических цепей (ТЭЦ) оперируют не реальными электрическими цепями, а их схемами замещения.

Электрическая схема замещения – это графическое изображение электрической цепи идеализированными элементами, которые учитывают явления, происходящие в реальной цепи.

Генерирующие устройства преобразуют различные виды энергии (механическую, химическую, тепловую, световую) в электрическую.

Роль источника энергии заключается в поддержании разности потенциалов. Для этого нужны силы неэлектрического происхождения (сторонние силы), совершающие работу против сил электрического поля.

В ТЭЦ различают два вида идеализированных источников энергии: идеальный источник ЭДС (рис. 1.2, а) и идеальный источник тока (рис. 1.2, б).

ЛЕКЦИЯ 1. ВВЕДЕНИЕ

У идеального источника ЭДС сопротивление бесконечно мало. В следствие этого напряжение на зажимах источника при изменении нагрузки не меняется, меняется ток. Стрелка источника показывает направление увеличения потенциала.

У идеального источника тока (рис. 1.2, б) сопротивление бесконечно велико. Поэтому при изменении нагрузки ток источника тока не меняется, меняется напряжение на его зажимах. Величины внутренних сопротивлений учтены в условных обозначениях: закоротка в кружке идеального источника ЭДС и разрыв – у идеального источника тока.

Идеальных устройств в реальной жизни нет. Реальный источник ЭДС обладает небольшим сопротивлением (рис. 1.3, а). Реальный источник тока обладает большим, но конечным сопротивлением (рис. 1.3, б).

Приемные устройства образуют внешнюю часть схемы.

Различают три идеализированных приемных элемента.

Резистивный элемент, или идеальный резистор (рис. 1.4, а) учитывает преобразование электрической энергии в другие виды энергии. Обладает со-

противлением R, которое измеряют в омах (Ом).

Индуктивный элемент, или идеальная индуктивная катушка

(рис. 1.4, б) учитывает энергию магнитного поля катушки, а также ЭДС самоиндукции. Обладает индуктивностью L , которую измеряют в генри (Гн).

Емкостный элемент, или идеальный конденсатор (рис. 1.4, в) учитывает энергию электрического поля конденсатора, а также токи смещения.

Обладает емкостью С, измеряемой в фарадах (Ф).

ЛЕКЦИЯ 1. ВВЕДЕНИЕ

Элементы электрических цепей различным образом соединяют между собой.

В реальных электрических цепях есть реальные резисторы, индуктив-

ные катушки и конденсаторы. В схемы замещения реальных деталей входят

все три идеальных элемента, но количественно значения их параметров су-

щественно различны.

Рассмотрим схему замещения реальной индуктивной катушки, которую содержат большинство электротехнических устройств.

Индуктивная катушка греется, что учитывает резистивный элемент (рис. 1.5), в ней наводится ЭДС (индуктивный элемент). Емкостный элемент учитывает энергию электрических полей между витками.