ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Элементы электрических цепей.Электрическая цепь – совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, токе и напряжении. В общем случае цепь состоит из источников и приемников электрической энергии. Источниками электрической энергии являются устройства, преобразующие различные виды энергии в электрическую. Источники электрической энергии подразделяются на реальные и идеальные, на источники тока и источники электродвижущей силы (э.д.с.). Источники электродвижущей силы (источники напряжения) – это источники электромагнитной энергии, характеризующиеся электродвижущей силой (напряжением) и внутренним электрическим сопротивлением. Идеальный источник э.д.с. – это источник, внутреннее электрическое сопротивление которого равно нулю. Реальный источник э.д.с. – это источник, обладающий не нулевым внутренним сопротивлением, и может быть представлен в виде идеального источника э.д.с. и последовательно соединенного с ним сопротивления. Источник тока – это источник электромагнитной энергии, характеризующийся током в нем и внутренней проводимостью. Идеальный источник тока – это источник, внутренняя проводимость которого равна нулю. Реальный источник тока обладает не нулевой проводимостью и может быть представлен в виде идеального источника тока и параллельно подсоединенной проводимостью. Приемники электрической энергии – это устройства, преобразующие электрическую энергию в другие виды энергии или запасают ее. Приемники электрической энергии состоят из основных и вспомогательных пассивных элементов. Элемент электрической цепи – это отдельное устройство, входящее в состав электрической цепи, выполняющее в ней определенную функцию. К основным пассивным элементам цепи относятся резисторы, конденсаторы индуктивности, электродвигатели, трансформаторы и т.д. К вспомогательным пассивным элементам относятся соединительные провода, зажимы, коммутационные элементы, разъемы и т.п. Любой реальный пассивный элемент электрической цепи может быть представлен в виде эквивалентной цепи (участка цепи), состоящего из идеализированных пассивных элементов, поэтому в дальнейшем все рассматриваемые цепи состоят из идеализированных пассивных элементов. Теория цепей оперирует с идеализированными элементами. Реальная цепь представляет собой соединение любого числа элементов, описываемых в основном тремя идеализированными пассивными элементами: сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Сопротивлением называется идеализированный пассивный элемент цепи, в котором электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии (в тепловую, механическую, световую и т.д.). Наиболее близки по своим свойствам к сопротивлению резисторы. Резистор – это элемент электрической цепи, предназначенный для использования его электрического сопротивления. Условное обозначение сопротивления R, применяется для обозначения как самого элемента, так и количественной оценки величины сопротивления, равная отношению мгновенного значения напряжения на данном элементе цепи к мгновенному значению тока, проходящего через него, согласно закона Ома: R = u / i (1) В международной системе единиц Си сопротивление R измеряется в Омах (Ом) и по закону всегда R>0, так как положительное направление тока и напряжения на сопротивлении совпадают. Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью, обозначается и выражается в сименсах (См) Мгновенная мощность, расходуемая на сопротивлении, равна произведению мгновенных значений напряжения и тока РR = u · i = u2 / R = i2 · R (2)
Электрическая энергия, поступающая в сопротивление, преобразуется в нем в другой вид энергии, определяется
WR(t) = (3) Мгновенная мощность и электрическая энергия всегда положительны. Индуктивностью называется идеализированный элемент электрической цепи, приближающийся своими свойствами к индуктивной катушке, в которой происходит запасание энергии магнитного поля. Индуктивная катушка – это элемент электрической цепи, предназначенный для использования его индуктивности. Индуктивность, как элемент цепи, так и ее величина обозначается буквой L. Количественная оценка индуктивности определяется отношением потокосцепления самоиндукции к току, протекающему в данном элементе L = Ψ / i (4) Потокосцепление самоиндукции равно алгебраической сумме магнитных потоков, обусловленных только током в этой цепи и пронизывающих все витки катушки. Ψ = (5) где N -число витков катушки, Фк - магнитный поток, пронизывающий К-тый виток катушки. Если магнитный поток, пронизывающий все витки, одинаков, выражение (5) преобразуем к виду Ψ = Ф · N (6) На основании закона электромагнитной индукции изменение потокосцепления самоиндукции вызывает электродвижущую силу самоиндукции еL = -d Ψ / dt = -L · diL / dt (7) Напряжение на индуктивности, положительное направление которого выбирается совпадающим с положительным направлением тока, равно uL = -e = L · diL / dt (8) Ток в индуктивности на основании (8) равен iL = (9) Мгновенная мощность, поступающая в индуктивность, определяется произведением мгновенных значений тока и напряжения PL = uL · iL = L · iL · d iL / dt (10) Энергия, запасенная индуктивностью в произвольный момент времени определяется WL = (11) В международной системе СИ индуктивность выражается в генри (Гн), магнитный поток и потокосцепление выражаются в веберах (Вб). Емкость – это идеализированный элемент электрической цепи, приближающийся своими свойствами к конденсатору, запасающему энергию электрического поля. Конденсатор – это элемент электрической цепи, предназначенный для использования его емкости. Конденсатор, как элемент электрической цепи, так и величина емкости конденсатора обозначается буквой С. Количественная оценка емкости определяется отношением заряда, накопленного в емкости к напряжению на емкости C = q / uc (12) Мгновенное значение тока через конденсатор равно производной электрического заряда по времени ic = dq / dt (13) На основании (12) ток через конденсатор пропорционален скорости изменения напряжения на обкладках конденсатора ic = c · d uc / dt (14) Используя полученное выражение (14), определим зависимость напряжения на обкладках конденсатора uc = (15) Мгновенная мощность емкости определяется произведением мгновенных значений тока и напряжения Pc = uc · ic = c · uc · duc / dt (16)
Энергия электрического поля, запасенная емкостью, определится Wc = (17) В международной системе СИ емкость выражается в фарадах (Ф), заряд – в кулонах (Кл). Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|