Слайд 2
Электротехника и электронная техника
Слайд 3
Основные понятия и законы теории электрических цепей
Слайд 4
Электрическая цепь – это совокупность устройств, предназначенных для
прохождения электрического тока
Слайд 5
Электрическая цепь
служит для передачи,
распределения и
преобразования
электромагнитной энергии
Слайд 6
Свое назначение
электрическая цепь
выполняет при наличии в
ней
электрического тока
и напряжения
Слайд 7
Электрический ток в проводнике – это направленное
движение электрических зарядов
Слайд 9
Для измерения тока применяются амперметры. Амперметр включается
последовательно в цепь и измеряет ток на данном участке
цепи.
Внутреннее сопротивление идеального амперметра равно нулю.
Слайд 10
Ток возникает под влиянием электрического поля, которое, действуя
на электроны, приводит их в движение. Энергетической характеристикой любой
точки поля является потенциал.
Слайд 11
Потенциал точки – это потенциальная энергия, которой обладает
единичный положительный заряд, помещенный в данную точку.
Слайд 12
Напряжение – это разность потенциалов между двумя точками
электрического поля
Слайд 13
Напряжение равно энергии, которая затрачивается на перемещение единицы
заряда из одной точки в другую.
Слайд 14
Напряжение измеряют вольтметрами. Вольтметр подключают к точкам, между
которыми необходимо измерить напряжение.
u
РV
Внутреннее сопротивление идеального вольтметра равно
бесконечности
Слайд 15
Энергия электрического поля – это энергия, затраченная на
перемещение заряда q на участке цепи с напряжением u
к моменту времени t:
Слайд 16
Мощность характеризует преобразование энергии на участке цепи и
равна скорости изменения этой энергии
Слайд 17
Источники и приемники электромагнитной энергии
Слайд 18
Источники – это устройства, в которых происходит процесс
преобразования химической, тепловой, механической или другого вида энергии в
электромагнитную (генераторы, гальванические элементы, аккумуляторы и т.д.).
Слайд 19
Приемники – это устройства, в которых электромагнитная энергия
превращается в другие виды энергии: световую (электрические лампы), тепловую
(электронагревательные приборы), механическую (двигатели) и т.д.
Слайд 20
Двухполюсник - любая часть электрической цепи, имеющая два
зажима
Активный двухполюсник содержит источники электрической энергии
Пассивный
двухполюсник не содержит источников
Слайд 21
Каждый источник электрической энергии характеризуется электродвижущей силой –
ЭДС.
ЭДС – это работа сторонних сил источника, затраченная
на перемещение единичного положительного заряда внутри источника от меньшего потенциала к большему.
Слайд 22
При расчете электрической цепи ее заменяют схемой
замещения, которая отображает свойства реальной цепи. Схемы замещения состоят
из активных и пассивных элементов. Это идеальные элементы, математическое описание которых отражает процессы, происходящие в цепи.
Слайд 23
Активные элементы: источники ЭДС и источники тока.
Пассивные
элементы: резистивные, индуктивные и емкостные элементы.
Линейная цепь –
это цепь, у которой связь между током и напряжением является линейной функцией. Это происходит, когда характеристики элементов линейны.
Слайд 24
1. Резистивный элемент необратимо преобразует электромагнитную энергию в
тепло.
R [Ом] – сопротивление, характеризующее способность элемента препятствовать
протеканию тока.
Пассивные линейные элементы
Слайд 25
- проводимость
Мгновенная мощность, поступающая в сопротивление
Слайд 26
Электрическая энергия, поступившая в сопротивление R и превращенная
в тепло, начиная с некоторого момента времени, например t=0,
до рассматриваемого момента t
Если ток постоянный
Слайд 27
Закон Ома
Впервые (для металлов) его установил немецкий ученый
Георг Ом в 1826 г.
Слайд 28
uR
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) – это зависимость
напряжения на сопротивлении от силы тока, проходящего через это
сопротивление
Слайд 29
2. Емкостной элемент – это элемент, приближенно заменяющий
конденсатор, в котором накапливается энергия электрического поля:
Слайд 30
Емкость – это коэффициент пропорциональности между зарядом обкладки
конденсатора и напряжением между его обкладками
Основа конструкции конденсатора —
две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик
Слайд 31
Слева - конденсаторы для поверхностного монтажа; справа -
конденсаторы для объёмного монтажа; сверху - керамические; снизу -
электролитические.
Слайд 32
Связь между током и напряжением на емкостном элементе
Когда
ток положителен, в емкостной элемент поступает электрическая энергия из
внешней цепи. Когда ток отрицателен, то энергия, ранее накопленная в электрическом поле, возвращается во внешнюю цепь.
Слайд 33
Схема замещения реального конденсатора
Слайд 34
3. Индуктивный элемент – это элемент, приближенно заменяющий
индуктивную катушку, в котором накапливается энергия магнитного поля:
Слайд 35
Индуктивность L – это коэффициент пропорциональности между потокосцеплением
и током, текущим через катушку:
Потокосцеплением ψ называется сумма
произведений магнитных потоков на числа витков катушки, с которыми они сцеплены
Слайд 36
Если все витки пронизываются одним и тем же
магнитным потоком, то потокосцепление равно произведению магнитного потока Ф
на число витков w:
Связь между током и напряжением на индуктивном элементе
Слайд 37
Схема замещения индуктивной катушки
Слайд 38
1. Источник ЭДС – это источник, ЭДС е
которого не зависит от величины протекающего через него тока
и внутреннее сопротивление которого равно нулю.
Активные линейные элементы
Стрелка указывает точку более высокого потенциала. Источник вырабатывает энергию, поэтому ток внутри него течет от точки более низкого к точке более высокого потенциала.
Слайд 39
Внешняя характеристика
Мощность источника ЭДС
Слайд 40
Источник тока J – это источник, который дает
ток, не зависящий от напряжения на его зажимах. Внутреннее
сопротивление источника тока равно бесконечности.
Полярность напряжения uJ соответствует случаю, когда источник вырабатывает энергию.
Слайд 41
Внешняя характеристика
Мощность источника тока
Слайд 42
Активные и пассивные элементы
применяются для составления
схем замещения реальных
источников электромагнитной
энергии
Слайд 43
Например, схема замещения аккумулятора:
E=UXX (I=0)
J=IКЗ=E/RВН (U=0)
Слайд 45
Топологические понятия
применяются
при анализе и расчете
схем замещения электрических
цепей
Слайд 46
Схема – это графическое изображение электрической цепи.
Ветвь
– это участок схемы, вдоль которого течет один и
тот же ток.
Узел – это место соединения трех или большего числа ветвей
Контур – это замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям
Независимый контур – это контур, у которого хотя бы одна ветвь не принадлежит другим контурам
Слайд 47
N=4 – число узлов
М=6 – число ветвей
Слайд 48
Граф – это изображение схемы в виде линий
(ветвей) и точек (узлов). Стрелки на графе показывают направления
токов в ветвях.
1
2
3
4
5
Слайд 49
Дерево – это часть графа, соединяющая все
узлы, но ни одного контура
Слайд 50
Хорды – это ветви, которые дополняют дерево до
графа
Слайд 51
Независимый контур – это контур, который состоит из
ветвей дерева и только одной хорды. Число независимых контуров
равно числу хорд
Слайд 52
Законы Кирхгофа
Первый закон Кирхгофа:
алгебраическая сумма токов в
узле равняется нулю (токи, вытекающие из узла, считаются положительными,
а втекающие – отрицательными):
Для узла b:
Слайд 54
Этот закон характеризует непрерывность электрического тока. Если схема
имеет N узлов, то по первому закону Кирхгофа можно
записать N–1 независимых уравнений.
Слайд 55
Второй закон Кирхгофа:
в контуре алгебраическая сумма падений
напряжения на пассивных элементах равна алгебраической сумме ЭДС и
напряжений на зажимах источников тока.
С “+” берутся все слагаемые, положительное направление которых совпадает с выбранным обходом контура:
Слайд 56
По второму закону Кирхгофа можно записать M–N+1 независимых
уравнений, где М – число ветвей в схеме.
Для контура
1:
Для контура 2: