Элементы цепи - это такие идеализированные устройства в электрической цепи, которые отображают какое-либо из свойств реальной электрической цепи. Если в электрических цепях от направлений и величин напряжений, а также токов не зависят параметры всех элементов, то есть прямыми линиями являются графики вольт-амперных характеристик (ВАХ), то такие электрические цепи называются линейными.

Когда же существует зависимость параметров элементов электрической цепи от напряжения или тока, графики ВАХ этих элементов будут иметь криволинейный характер, то такие элементы цепи называются нелинейными.

Нелинейной электрической цепью является содержащая хотя бы один из нелинейных элементов электрическая цепь. Различаются в теории электрических цепей пассивные и активные элементы цепи. Пассивные элементы потребляют энергию в электрической цепи, которую в нее вносят активные элементы.

 

Пассивные элементы цепи.

Обладающий свойством необратимого рассеивания энергии идеализированный элемент электрической цепи называется резистивным сопротивлением.

Вольт-амперная характеристика и его графическое изображение данного элемента показаны на рисунке.

 

 

Элементы цепи

 

Связаны между собой ток и напряжение на резистивном сопротивлении следующими зависимостями: u = iR, i = Gu. В данных формулах коэффициенты пропорциональности R (сопротивление) и G (проводимость) измеряются в омах [Ом] и сименсах [См]:

 

R = 1/G

 

Идеализированный элемент электрической цепи, который имеет свойство накапливать энергию магнитного поля называется индуктивным элементом.

 

 

Элементы цепи

 

Линейной зависимостью между током i и потокосцеплением ψ характеризуется линейная индуктивность, получившая название вебер-амперная характеристика ψ = Li.

 

Соотношением u = dψ/dt = L(di/dt), связываются между собой ток и напряжение.

В данной формуле коэффициент пропорциональности L и называется индуктивностью, единицей его измерения является генри (Гн).

Идеализированный элемент электрической цепи называется емкостным элементом (емкостью), если он обладает свойством накапливать энергию электрического поля.

 

 

Элементы цепи

 

Кулон-вольтной характеристикой q = Cu называется линейная зависимость между зарядом и напряжением, характеризующаяся линейной емкостью. Связаны ток и напряжение емкости соотношениями:

 

i = dq/dt =C(du/dt).

 

Активные элементы цепи.

Элементы цепи, отдающие энергию в цепь, считающиеся источниками энергии называются активными элементами. Различаются зависимые и независимые источники энергии. К независимым относятся источник тока и источник напряжения.

Под источником напряжения подразумевается идеализированный элемент электрической цепи, напряжение на зажимах которого не имеет зависимости от протекающего через него тока.

 

 

Элементы цепи

 

У идеального источника напряжения равно нулю внутреннее сопротивление.

 

Идеализированный элемент электрической цепи, от напряжения на его зажимах ток которого не зависит, называется источником тока.

 

 

Элементы цепи

 

В идеальном источнике тока внутренне сопротивление равно бесконечности.

Если величина тока (напряжения) зависит от тока или напряжения другого участка цепи, то такие источники тока (напряжения) называются зависимыми (управляемыми). Транзисторы, электронные лампы, работающие в линейном режиме усилители моделируются зависимыми источниками.

Существует четыре типа зависимых источников:

1. Источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН) - а) нелинейный, б) линейный, μ – коэффициент усиления напряжения

 

 

Элементы цепи

 

2. ИНУН - а) нелинейный, б) линейный, γн – передаточное сопротивление

 

 

Элементы цепи

 

3. ИНУН - а) нелинейный, б) линейный, β - коэффициент усиления тока

 

 

Элементы цепи

 

4. ИНУН - а) нелинейный, б) линейный, S - крутизна (передаточная проводимость).

 

 

Элементы цепи