Электрическая цепь, электрическая схема.

Электрическая цепь – совокупность устройств и элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение. Изображение электрической цепи с помощью условных знаков называют электрической схемой.

Часть электрической цепи, имеющая два входных и два выходных зажима (полюса), называют четырёхполюсником. Пару зажимов четырёхполюсника, к которым присоединяют источник сигнала, называют входными, а пару зажимов, к которым присоединяют нагрузку (приёмник), – выходными.

Четырехполюсники подразделяются на пассивные и активные. Четырёхполюсник, в схеме которого не содержатся источники энергии, называется пассивным. Четырёхполюсник, в схеме которого есть источники энергии, называется активным.

Ко входу четырёхполюсника можно подключить идеальный генератор переменного напряжения. Идеальный генератор напряжения U_BX имеет нулевое внутреннее сопротивление и поддерживает напряжение при любых токах нагрузки. При коротком замыкании его ток должен быть равен бесконечности!

Рис. 1.1.

Схема включения четырёхполюсника. Коэффициент передачи определяется формулой (1.1).

Большинство цепей удобно представлять в виде четырёхполюсников. Тогда можно ввести комплексный коэффициент передачи, зависящий от частоты:

. (1. 1)

Переменный ток.Переменным током будем называть любой электрический ток, изменяющийся во времени. Так же определим и переменное напряжение. Если любые значения переменного тока повторяются через равные промежутки времени Т, то такой ток называется периодическим. Всякий реальный процесс имеет начало и конец. Поэтому, строго говоря, периодическим любой процесс можно считать лишь в некотором приближении.

Важнейшее значение в радиоэлектронике имеет изучение прохождения в цепях синусоидального переменного тока. Ниже будет показано, что во многих случаях сигналы другой формы могут быть представлены в виде суммы синусоидальных.

Напомним краткие сведения из школьного курса физики.

Синусоидальное переменное напряжение U(t) = U₀ sin(ωt+φ), ω = 2π f – круговая частота, измеряемая радианами в секунду, φ – фаза при t = 0, t – время, U₀ – амплитуда.

Частота f измеряется в герцах или Гц.

Рис. 1.2.

Сумма синусоид.

U_C (t)= U_A (t) + U_B (t),

U_A = 1В sin ωt ,

U_B = 0.5В sin (ωt+φ) , φ = π/2,

U_{C МAX} = 1.12В .

Видно, что суммарная амплитуда гармонических колебаний А и В при произвольном сдвиге по фазе φ не равна арифметической сумме амплитуд.

Эффективное значение.Синусоидальный ток. Средняя мощность за период.

(1.2)

Несинусоидальный переменный ток. Эффективное значение.

(1.3)

(1.4)

Рис. 1.3. Переменное напряжение разной формы.

А – пила, Б – меандр.

Значение эффективного напряжения зависит от формы переменного тока и иногда даже равно амплитудному.

Следует запомнить, что почти все вольтметры показывают эффективное напряжение синусоидального переменного тока.