Линейные и нелинейные цепи
Тема 1. Основные законы, элементы и параметры электрических цепей.
Электрическая цепь и ее элементы
Электрической цепью называется совокупность источников электрической энергии, преобразователей, потребителей, коммутационной и защитной аппаратуры, проводов и линий передач.
Источником электрической энергии называется преобразователь какого-либо вида энергии в электрическую.
- источник электрической энергии
- иной вид энергии
- электрическая энергия
Примеры:
1. Электрический генератор
- генератор
- механическая энергия
- электрическая энергия
2. Химические аккумуляторы
3. Солнечная батарея
Потребителем электрической энергии называются элементы, преобразующие электрическую энергию в иной вид энергии.
- потребитель электрической энергии
- электрическая энергия
- иной вид энергии
Примеры:
1. Электрический двигатель
- двигатель
- электрическая энергия
- механическая энергия
2. Нагреватели
3. Осветители
Преобразователи – это электрические элементы или устройства, преобразующие электрическую энергию одного вида в электрическую энергию другого вида.
- преобразователь
, - электрическая энергия
Примеры: трансформаторы, выпрямители.
Все устройства и элементы можно разложить на 2 типа: активные и пассивные.
Активные элементы – это элементы, которые создают электрическую энергию.
- активный элемент
- электрическая энергия
К активным элементам относятся:
1. Источник электродвижущей силы или э.д.с. (источник напряжения)
Стрелка показывает, что .
- обозначение источника э.д.с. Единицы измерения э.д.с. [В].
- потенциалы. Единицы измерения [В].
2. Источник тока
- обозначение источника тока. Единицы измерения тока [А].
Все остальные элементы относятся к пассивным элементам. Все приемники, преобразователи и прочие устройства можно представить состоящими из 3 элементов:
1. Резистор – это элемент электрической цепи, на котором электрическая энергия преобразуется в тепловую.
- обозначение резистора. Физическая величина – сопротивление, единицы измерения [Ом].
2. Катушка индуктивности – это элемент электрической цепи, в котором накапливается электромагнитная энергия.
- обозначение катушки индуктивности. Физическая величина – индуктивность, единицы измерения [Гн].
3. Конденсатор – это элемент электрической цепи, в котором накапливается электростатическая энергия.
- обозначение конденсатора. Физическая величина – емкость, единицы измерения [Ф].
Линейные и нелинейные цепи
Цепи различаются на линейные и нелинейные. Если электрическая цепь содержит хотя бы один нелинейный элемент, то она называется нелинейной. В противном случае цепь линейная.
Линейный элемент – это такой элемент, процессы на котором описываются линейным уравнением (алгебраическим, дифференциальным или интегральным).
Нелинейный элемент – это такой элемент, процессы на котором описываются нелинейным уравнением (алгебраическим, дифференциальным или интегральным).
Линейные элементы | Нелинейные элементы |
(1) Если , то выражение (1) – линейное Вольт-амперная характеристика (ВАХ) | (2) , то выражение (2) нелинейное. |
(3) Если , то выражение (3) – линейное дифференциальное уравнение. | (4) Если , то выражение (4) – нелинейное дифференциальное уравнение. |
(5) Если , то выражение (5) - линейное | (6) Если , то выражение (6) – нелинейное. |