Лінійні електричні ланцюги

Електронної ланцюгом називається сукупність елементів, що утворюють шляху для проходження електричного струму. Електронна ланцюг складається з активних і пасивних частин.

Активними елементами числяться джерела електричної енергії (джерела напруги і струму), до пасивних елементів відносяться резистори, котушки індуктивності, електронні конденсатори.

Кількісні характеристики частин електронної ланцюга іменуються її параметрами. Наприклад, параметрами джерела постійної напруги є його ЕРС і внутрішній опір. Параметром резистора служить його опір котушки - її індуктивність L і конденсатора - ємність С.

Напруга або струм, що підводиться до ланцюга, будемо називати впливає або вхідним сигналом. Що впливають сигнали можна розглядати як різні функції часу, що змінюються по нікому закону z (t). Наприклад, z (t) може бути постійною величиною, змінюватися в часі по повторюваному закону або мати апериодический характер.

Напруги і струми, що виникають під впливом зовнішнього впливу в цікавій для нас частини електронної ланцюга і також є функціями часу х (t), будемо називати реакцією (відгуком) ланцюга або вихідним сигналом.

Будь-який пасивний елемент реальної електронної ланцюга в тій чи іншій мірі володіє активним опором, індуктивністю і ємністю. Але, щоб полегшити дослідження процесів в електронній ланцюга і її розрахунок, справжня ланцюг замінюється ідеалізованої, що складається з окремих просторово розбитих частин R, L, С.

При цьому вважається, що провідники, що з`єднують елементи ланцюга, не володіють активним опором, індуктивністю і ємністю. Така ідеалізована ланцюг іменується ланцюгом з зосередженими параметрами, і засновані на ній розрахунки дають в багатьох випадках відмінно підтверджуються досвідом результати.

Електричні кола з незмінними параметрами - це такі такі ланцюга, в яких опору резисторів R, індуктивність котушок L і ємність конденсаторів С є незмінними, не залежними від чинних в ланцюзі струмів і напруг. Такі елементи називаються лінійними.

Якщо опір резистора R не залежить від струму, то лінійна залежність між падінням напруги і струмом виражається законом Ома ur = R х ir, а вольт-амперна риса резистора (представляє собою пряму лінію (рис. 1, а).

Якщо індуктивність котушки не залежить від величини (що протікає в ній струму, то потокосцепление самоіндукції котушки ψ прямо пропорційно цьому струму ψ = L х il (рис. 1, б).

Зрештою, якщо ємність конденсатора С не залежить від прикладеної до обкладкам напруги uc то заряд q, накопичений на пластинках, і напруга uc пов`язані між собою лінійною залежністю графічно показаної на рис. 1, ст.

Мал. 1. Властивості лінійних частин електронної ланцюга: а - вольт-амперна риса резистора, б - залежність потокосцепления від струму в котушці, в - залежність заряду конденсатора від напруги на ньому.

Лінійність опору, індуктивності і ємності носить умовний характер, тому що в реальності все реальні елементи електронної ланцюга є нелінійними. Так, при проходженні струму через резистор останній гріється і його опір змінюється.

Надмірне підвищення струму в котушці з феромагнітним сердечником може дещо змінить її індуктивність. В тій чи іншій мірі змінюється ємність конденсаторів з різними діелектриками залежно від прикладеної напруги.

Але в звичайному робочому режимі частин ці зміни зазвичай настільки незначні, що при розрахунках можуть не прийматися до уваги і такі елементи електронної ланцюга числяться лінійними.

Транзистори, що працюють в режимах, коли вживаються прямолінійні ділянки їх вольт-амперних характеристик, також умовно можуть розглядатися як лінійні пристрої.

Електронна ланцюг, що складається з лінійних частин, іменується лінійної електронної ланцюгом. Процеси в таких ланцюгах описуються лінійними алгебраїчними або диференціальнимирівняннями. Для аналізу процесів в лінійних електронних ланцюгах вживаються закони Кірхгофа.

Школа для електрика