1.2. 3. Согласованная полярность Определение: Элементы – идеализированные устройства, имеющие по 2 и более зажима, все электро-магнитные процессы в которых с достаточной для практики степенью точности можно описать только в основных понятиях (т.е. тока и напряжения). Определение: Термин «согласованная полярность» расшифровывается так: условно положительная полярность напряжения согласована с условно положительным направлением тока. Определение: ДП (двухполюсник) – это элемент или любая часть цепи, которая имеет 2 внешних вывода (узла, полюса) и на схемах обозначается. ДП У пассивных элементов ( R, L, C ) всегда следует выбирать согласованную полярность (когда ток вытекает из узла, помеченного знаком “минус ”). 1
У источника напряжения (ИН) и источника тока (ИТ) может быть как согласованная полярность, так и несогласованная. + + + + – R L C ИН ИТ ИН ИТ – – – – + Согласованная Согласованная Несогласованная полярность полярность полярность 2
Замечания : В цепях с единственным источником выбирают несогласованную полярность. + + + R R – – – 2. Если источников несколько, их полярность выбирают произвольно. R 3
1.2. 4. Мощность и энергия + – ДП Определение : Мгновенной мощностью (или просто мощностью) называется скорость изменения энергии во времени (или скорость поступления энергии в ДП). 4
Замечания: Если мощность то ДП потребляет энергию. Если мощность то ДП генерирует энергию или отдает запасенную. Если у элемента несогласованная полярность, то По закону сохранения энергии в цепи всегда должен выполняться баланс мощностей по всем элементам цепи. Если энергия элемента т.е. он не генерирует энергию, то элемент называют пассивным. элементы пассивные. 1.3. Пассивные элементы Линейные элементы подчиняются правилам: Аддитивности + Однородности. 5
Для полного описания электромагнитных процессов в цепях с такими элементами необходимо и достаточно сформировать элементы трех видов: Учитывает безвозвратное потребление энергии ( и R - элемент ); Описывает запасание и полный возврат энергии только электрического поля (, C - элемент); Описывает запасание и полный возврат энергии только магнитного поля (, L - элемент ). 1.3. 1. Резистивный элемент и его характеристики Определение: Резистивным элементом (или R -элементом) называется идеализированный пассивный ДП, которым учитывают только необратимые процессы потребления электромагнитной энергии и полный перевод ее в тепловую. Через резистор может протекать любой ток, и может быть приложено любое напряжение. 6
С учетом согласованной полярности обозначение на схеме: + – ВАХ и АВХ (ток и напряжение) линейного R -элемента описываются законом Ома : Коэффициент пропорциональности R называется сопротивлением резистивного элемента. Другая форма записи закона Ома : 7
Определение: Проводимость R -элемента – величина, обратная сопротивлению. Вывод : ВАХ и АВХ R -элемента – алгебраические уравнения. Энергетическими характеристиками R - элемента является мощность и энергия. Мгновенная мощность R - элемента Вывод : R -элемент необратимо потребляет энергию. Вывод : R -элемент пассивный элемент. 8
1.3.2. Емкостный элемент и его характеристики Определение: Емкостным элементом (или C -элементом ) называется идеализированный пассивный ДП, которым учитывают только запасание и полный возврат энергии электрического поля. Емкость C линейного емкостного элемента является коэффициентом пропорциональности между его зарядом и напряжением ( ). С учетом согласованной полярности обозначение на схеме: + – 9
В цепях постоянного тока и напряжения,, C -элемент эквивалентен ХХ. Напряжение C -элемента Вывод : ВАХ и АВХ линейного С -элемента описывается простейшими интегральными и дифференциальными уравнениями. Мгновенная мощность C - элемента 10
Энергия, запасенная C - элементом к моменту времени t Вывод : C -элемент пассивный элемент, т.к. энергия неотрицательна. Заряд, напряжение, электрическое поле – различные стороны одного и того же явления. Утверждение : При условии ограниченных по уровню значений токов и напряжений цепи заряд является непрерывной функцией времени и не может изменяться скачком Следствие: при неизменном значении емкости в цепи, напряжение является непрерывной функцией и не может изменяться скачком 11
