Двухполюсники

Электрическая цепь, имеющая два выделенных зажима называется двухполюсником.

E Ri

-

R

R

Входным сопротивлением цепи, называется сопротивление на зажимах этой цепи.

Воздействие и отклик

Термины воздействие и отклик были введены в 60-тые годы академиком Харкевичем.

+

R1

U

R2

–

 

Напряжение, поданное на вход цепи – это воздействие, а токи и напряжения которые возникают при этом – отклики.

Действующее значение ЭДС, напряжения, тока

Действующим значением переменного тока, называется такое значение постоянного тока, который за время, равное периоду переменного тока выделит в том же сопротивлении такое же количество тепла, что и данный переменный ток.

 

Действующее значение обозначается: U; E; I;

 

Чтобы рассчитать действующее значение сигналов произвольной формы необходимо проделать следующее:

1. Нарисовать кривую мгновенных значений сигнала, для которого необходимо рассчитать действующее значение.

2.Нарисовать кривую квадрата мгновенных значений.

3.Рассчитать площадь получившейся квадратичной фигуры.

4.Получившуюся площадь разделить на период, т.е. на основание

5.Извлечь корень квадратный.

 

 

Получившееся в результате этого значение будет численно рано действующему значению данного сигнала.

 

Очень часто закон мгновенных значений во время периода претерпевает изменения, т.е. в течение некоторой части периода закон один, а в течение другой части – другой. В этом случае площади квадратичных участков следует рассчитывать для каждой части периода отдельно, затем эти площади складывают и делят во всех случаях на период.

 

И=F(t)

И ²=F(t) И ²=U_m^{2 .} T

 

Значит у сигналов двухполярных прямоугольной формы U=U_m

И₁²=U_m^{2 .}t_И

 

Значит, у сигналов однополярных прямоугольной формы величина действующего значения зависит от скважности

Например при t_и =0,1T

U=0,314U_m

U

И(t)= U_msinwt

И²=U_m²sin²wt

Для гармонических сигналов описываемого уравнением:

 

И(t)= U_msinwt

 

U_m² y=kx – уравнение прямой

И ₁ U_m

0 T/2 T t

 

U=0,43U_m

 

Практически в электронных цепях действующее значение требуется для того, чтобы рассчитать мощность резистора включенного в цепь.

Зная только действующее значение нельзя сказать, что-либо о пробивной надежности детали, ибо пробой совершается не действующим, а максимальным значением.

Закон Ома.

I. Закон Ома для участка цепи.

 

 

Ток на участке цепи пропорционален напряжению, приложенному к этому участку и обратно пропорционален сопротивлению этого участка.

U

I=U/R;Закон Ома для действующих значений тока и

напряжения

U=IR;

Im=Um/R; Ip=Up/R;

для амплитудi=И/RЗакон Ома для мгновенных значений

для размаха

Через проводимость

I=U^.G ; i=И^.G ;

Закон Ома справедлив для действующих, амплитудных, мгновенных значений и размахов, сигналов любой формы, только в резистивных, т.е. не энергоёмких цепях.

 

 

II. Закон Ома для замкнутой цепи.

Токвцепипрямопропорционален

IЭДС иобратнопропорционален

₊полномусопротивлению.

E R

R_i

^-

 

 

I = E/(R+R_i);Закон Ома для действующих значений тока и ЭДС.

E = I(R+R_i);

E=IR+IRi

 

где IR=U – напряжения на внешнем участке цепи (на зажимах источника ЭДС).

IR_i=U₀ – падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника.

E=U+U₀

U=E-U₀- напряжение на зажимах источника ЭДС меньше величины его ЭДС на величину падения напряжения на внутренне сопротивлении источника.

 

 

- мгновенное

 

 

- амплитудное

 

 

- размаха

 

 

4 Работа и мощность тока.

В замкнутой цепи протекает электрический ток, который совершает работу.

 

Нам известно, что

 

E=A/Q(ЭДС)

 

 

Откуда

 

A=E^.Q

 

 

Где Q – количество электричества численно равно

 

 

Q=I^.t (I=Q/t)

 

 

Тогда

A=EI^.t

 

 

В системе СИ работа измеряется в Дж

 

 

1Дж=1В^.1А^.1с.

 

Часть работы расходуется на внешнюю часть электрической цепи.

Она равна

 

A₁=UIt

 

 

где U – напряжение внешней цепи.

 

 

Другая часть энергии преобразуется в энергию внутри источника

A₂=A-A₁=(E-U)It=U₀It

 

где U₀ – напряжение внутри источника. через закон Ома работу можно выразить

 

A=UIt=I²Rt (U=IR)

A=U²/Rt (I=U/R)

Мощность электрического тока.

Величина, характеризующая скорость, с которой происходит превращение энергии или скорость, с которой совершается работа, называетсямощностью.

P=A/t =UIt/t =UI

Применив закон Ома получим:

 

P=UI=I²R = U²/R

Единица измерения мощности в системе СИ

 

 

Кратные единицы мощности:

 

 

- милливатт 1мВт=10^-3 Вт

- микроватт 1мкВт=10^-6 Вт

- гектоватт 1гВт=10² Вт

- киловатт 1мВт=10³ Вт

 

 

Мощность измеряется с помощью ваттметра.

Различают понятия полная и полезная мощность.

 

 

Полная мощность развивается источником электрической энергии.

 

 

P_П=EI=(U+U₀)I=UI+U₀I=UI+I²R_i

 

Полезная мощность отдается во внешнюю цепь потребителям

 

P_{полезн.}=UI=I²R=U²/R

 

 

Мгновенная мощность равна произведению мгновенных значений напряжения и тока.

 

P= И^.i

Понятие о четырехполюсниках

 

Четырехполюсником называется электрическая система, служащая для передачи энергии в виде сигналов связи.

Четырехполюсники имеют два выходных и два входных зажима (полюса).

Зажимы четырехполюсника, к которым присоединяется источник ЭДС, называются входными, а зажимы, к которым присоединяется нагрузка – выходными.

 

I₁ I₂

^{1 2}

z1

U2

U1

z2

E

^{1 2}

Четырехполюсники могут быть классифицированы по различным признакам:

 

- Пассивные четырехполюсники не содержат внутри себя источников ЭДС (они состоят из сопротивлений, емкостей, индуктивностей).

 

Примером пассивных четырехполюсников могут быть: