Б) Классификация элементов

Элементы электрической цепи, осуществляющие преобразо­вание других видов энергии в электромагнитную, расходуемую и запасаемую в других элементах, называются источниками или активными элементами цепи. Активными элементами считаются источники электрической энергии: источники напряжения и источники тока.

Элементы цепи, осуществляющие необратимое потребление электромагнитной энергии или ее накопление, являются пассив­ными элементами. К пассивным элементам электрических цепей относятся сопротивле­ния, индуктивности и емкости.

Пассивные элементы. Необратимое потребление энергии с пре­образованием ее в тепловую,, механическую, химическую, аку­стическую осуществляется в резистивном элементе R.

При согласованных направлениях отсчета тока и напряжения, указанных на рисунке, имеем связь, выражаемую законом Ома: u_R = Ri, где R — сопротивление элемента — пара­метр, выражающий интенсивность потребления энергии. Неза­висимо от направления тока и закона его изменения во времени потребляемая резистором мощность и энергия положительны:

Накопление энергии в магнитном поле осуществляется в ин­дуктивном элементе L, в котором при протекании тока i, изменяющегося во времени, изменяется потокосцепление ψ=Li и наводится ЭДС (е = — dψ/dt ).

Параметр L — ин­дуктивность— определяет интенсивность накопления энергии. Для преодоления ЭДС е к зажимам элемента от внешних ис­точников должно быть приложено напряжение u_L= — e=d ψ/dt. Следует обратить внимание на то, что знак в выражении для напряжения определяется согласованным выбором направлений отсчета напряжения и тока, указанным на рис.. Индук­тивный элемент потребляет энергию при положительных значе­ниях dW_L = uidt = idψ, когда энергия магнитного поля = J idW возрастает, и отдает ее при dW = idψ < 0.

Процесс накопления энергии в электрическом поле осущест­вляется в емкостном элементе С, ток которого определяется скоростью изменения заряда на обкладках эле­мента, который, в свою очередь, связан с напряжением между обкладками выражением , где С — емкость элемента.

Элемент потребляет энергию = и dq при > 0 и отдает ее при udq < 0.

Зависимости u(i) резистора, ψ(i) индуктивной катушки, q (и) конденсатора — характеристики элементов — в общем слу­чае имеют нелинейный характер. Обладающие такими характе­ристиками элементы называются нелинейными. При линейно­сти соответствующей характеристики параметры R, L или С по­стоянны, и элементы называются линейными.

Цепь, составленная целиком из линейных элементов, назы­вается линейной. Энергия, накапливаемая в линейных эле­ментах L и С, выражается как

Цепь, содержащая хотя бы один нелинейный элемент, называ­ется нелинейной.