Элементы электрической цепи – резистор, конденсатор, катушка индуктивности (УГО, единицы измерения, комплексное и операторное сопротивление).

 

Резистор

Электрическое сопротивление – противодействие протеканию тока. Резистор – пассивный элемент электрической цепи, обладающий определенным сопротивлением. Идеальный резистор обладает чисто омическим сопротивлением и необратимо преобразует электрическую энергию в тепловую, механическую или световую.

Единицей измерения сопротивления в СИ является ом (Ом).

 

Конденсатор

Емкость – характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд. Конденсатор обладает емкостью, т.е. способностью запасать энергию в электрическом поле своих металлизированных обкладок.

Единицей измерения емкости в СИ является фарад (Ф).

 

Катушка индуктивности

Индуктивность – коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым током через поверхность, ограниченную этим контуром. Идеальная катушка индуктивности обладает способностью запасать энергию в магнитном поле обмотки.

Единицей измерения индуктивности в СИ является генри (Гн).

УГО резистора (слева), конденсатора (по центру), катушки индуктивности (справа)

 

Комплексное сопротивление (электрический импеданс) – комплексное сопротивление двухполюсника для гармонического сигнала. Импеданс – отношение комплексной амплитуды напряжения, прикладываемого к двухполюснику, к комплексной амплитуде тока, протекающего через двухполюсник.

- комплексное сопротивление резистора;

- комплексное сопротивление конденсатора;

- комплексное сопротивление катушки индуктивности;

Операторное сопротивление – отображение реального электрического сопротивления с помощью методов операционного исчисления, применяемое в операторном методе расчёта переходных процессов в электрических цепях.

 

- операторное сопротивление резистора;

- операторное сопротивление конденсатора;

- операторное сопротивление катушки индуктивности.

2. Электрические цепи, определения (электрический ток, напряжение).

 

Электрическая цепь – совокупность устройств (элементов), предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий «электрический ток» и «напряжение».

Электрические цепи подразделяют на:

1) разветвленные (для них характерно наличие ветвей, в каждой из которых течет свой ток, и узлов, в которых сходятся не менее трех ветвей) и неразветвленные цепи (во всех ее элементах течет один и тот же ток)

2) линейные (все компоненты которой линейны (к таким относятся: источники тока и напряжения, резисторы, конденсаторы, индуктивности) и нелинейные цепи (содержащие компоненты, отличные от перечисленных)

 

Электрическим током называется направленное движение электрических зарядов. Реальное направление тока может совпадать с направлением отсчета либо быть противоположным ему. Электрический ток может быть:

- постоянным (мгновенные значения тока в любые два момента времени равны между собой);

- однополярным (изменяется только по величине, но протекает в одном направлении, все мгновенные значения положительны либо отрицательны);

- переменным (изменяется по величине и направлению). изменяющимся по величине и/или направлению.

Единицей измерения тока в СИ является ампер (А).

 

Электрическим напряжением называется разность потенциалов между двумя зажимами некоторой электрической цепи. Для источника напряжения, в частности, для ЭДС направление отсчета всегда совпадает с направлением ЭДС. Понятия постоянного и переменного напряжений аналогичны тем, которые были приведены для тока.

Единицей измерения напряжения в СИ является вольт (В).

 

3. Магнитные цепи, определения (векторные и скалярные магнитные величины, характеристики ферромагнитных материалов).

 

Магнитной цепью называется совокупность устройств, содержащих ферромагнитные вещества. Процессы в магнитных цепях описываются с помощью понятий магнитодвижущей силы, магнитного потока.

Коэрцитивная (задерживающая) сила — напряженность магнитного поля Нс, необходимая для доведения магнитной индукции в предварительно намагниченном ферромагнетике до нуля.

Магнитным потоком называется поток вектора магнитной индукции через поверхность S:

Вектор магнитной индукции, Тл (тесла), — векторная величина, характеризующая силовое действие магнитного поля на ток по закону Ампера. B

Вектор намагниченности, А/м, — магнитный момент единицы объема вещества. I

Вектор напряженности магнитного поля, А/м: H

, где Гн/м — магнитная постоянная

Магнитный поток Ф, Вб (вебер), — поток вектора магнитной индукции через поперечное сечение S магнитопровода.

Магнитодвижущая (намагничивающая) сила F, А:

где — ток в обмотке; — число витков обмотки.

Магнитный поток измеряется в веберах (Вб).

Источником магнитодвижущей силы является либо постоянный магнит, либо электромагнит.

Магнитодвижущая сила электромагнита:

где I - ток, протекающий в катушке; W - число витков катушки.

В магнитных цепях используется свойство ферромагнитного материала тысячекратно усиливать магнитное поле катушки с током за счет собственной намагниченности.

Материалы с большой магнитной проницаемостью называют ферромагнитными.

Напряженность магнитного поля Н при В = 0 называется коэрцитивной силой.

Ферромагнитные материалы с большим значением коэрцитивной силы (H>4000 А/м) называются магнитотвердыми. Из этих материалов изготавливают постоянные магниты.

Ферромагнитные материалы с малым значением коэрцитивной силы (H<200 А/м) называются магнитомягкими. Эти материалы используют в магнитопроводах электрических машин и трансформаторов.