Lineárne elektrické obvody
Elektrický obvod sa nazýva súbor prvkov, ktoré tvoria cesty pre priechod elektriny… Elektrický obvod pozostáva z aktívnych a pasívnych prvkov.
Za aktívne prvky sa považujú zdroje elektrickej energie (zdroje napätia a prúdu), medzi pasívne prvky patria odpory, induktory, elektrické kondenzátory.
Kvantitatívne charakteristiky prvkov elektrického obvodu sa nazývajú jeho parametre... Napríklad parametre zdroja konštantného napätia sú jeho EMF a vnútorný odpor… Parametrom rezistora je odpor jeho cievky – jeho indukčnosť L a kondenzátor – kapacita C.
Napätie alebo prúd privádzaný do obvodu sa bude nazývať akčný alebo vstupný signál... Aktívne signály možno považovať za rôzne funkcie času meniace sa podľa nejakého zákona z(T)… Napríklad z(T) môže byť konštantné, meniace sa v čase podľa periodického zákona alebo majú aperiodický charakter.
Napätia a prúdy vznikajúce vplyvom vonkajších vplyvov v časti elektrického obvodu, ktorá nás zaujíma a ktoré sú zároveň funkciami času NS (T), budeme nazývať reťazovou reakciou alebo víkendovým signálom.
Každý pasívny prvok skutočného elektrického obvodu má určitý stupeň aktívneho odporu, indukčnosti a kapacity. Aby sa však uľahčilo štúdium procesov v elektrickom obvode a jeho výpočet, skutočný obvod je nahradený idealizovaným obvodom pozostávajúcim zo samostatných priestorovo oddelených prvkov R, L, S.
V tomto prípade sa predpokladá, že vodiče spájajúce prvky obvodu nemajú žiadny aktívny odpor, indukčnosť a kapacitu. Takýto idealizovaný obvod sa nazýva obvod so skladanými parametrami a výpočty založené na ňom poskytujú v mnohých prípadoch výsledky, ktoré sú dobre potvrdené skúsenosťami.
NSEelektrické obvody s konštantnými parametrami sú také obvody, v ktorých sú odpory rezistorov R, indukčnosť cievok L a kapacita kondenzátorov C konštantné, nezávislé od prúdov a napätí pôsobiacich v obvode. Takéto prvky sa nazývajú lineárne.
Ak odpor odporu R nezávisí od prúdu, potom je vyjadrený lineárny vzťah medzi poklesom napätia a prúdom Ohmov zákon ur = R NS ir, a prúdovo-napäťová charakteristika odporu (je priamka (obr. 1, a).
Ak indukčnosť cievky nezávisí od hodnoty (prúdu, ktorý v nej tečie, potom je zapojenie samoindukčného toku cievky ψ priamo úmerné tomuto prúdu ψ= L NS il (obr. 1, b)). .
Nakoniec, ak kapacita kondenzátora C nezávisí od napätia uc aplikovaného na dosky, potom náboj q nahromadený na doskách a napätie u°C sú vzájomne prepojené lineárnym vzťahom, graficky znázorneným na obr. 1,v.
Ryža. 1. Charakteristika lineárnych prvkov elektrického obvodu: a — prúdovo-napäťová charakteristika rezistora, b — závislosť zapojenia toku od prúdu v cievke, c — závislosť náboja kondenzátora od napätia na ňom.
Linearita odporu, indukčnosti a kapacity je podmienená, pretože v skutočnosti sú všetky skutočné prvky elektrického obvodu nelineárne. Takže pri prechode prúdu cez posledný odpor zahrieva a mení sa jeho odpor.
Nadmerné zvýšenie prúdu vo feromagnetickej cievke môže mierne zmeniť jej indukčnosť. Kapacita kondenzátorov s rôznymi dielektrikami sa mení do jedného alebo druhého stupňa v závislosti od použitého napätia.
V normálnom režime prevádzky prvkov sú však tieto zmeny zvyčajne také nevýznamné, že sa nemusia brať do úvahy pri výpočtoch a takéto prvky elektrického obvodu sa považujú za lineárne.
Tranzistory pracujúce v režimoch, keď sa používajú priame úseky s ich charakteristikami prúdového napätia, môžu byť tiež podmienene považované za lineárne zariadenia.
Elektrický obvod pozostávajúci z lineárnych prvkov sa nazýva lineárny elektrický obvod. Lineárne obvody sú charakterizované lineárnymi rovnicami pre prúdy a napätia a substituovanými lineárnymi ekvivalentnými obvodmi. Lineárne ekvivalentné obvody pozostávajú z lineárnych pasívnych a aktívnych prvkov, ktorých voltampérové charakteristiky sú lineárne.Na analýzu procesov v lineárnych elektrických obvodoch sa používajú Kirchhoffove zákony.