Элементы электроцепей могут быть соединены в схемах за счет различных способов. Для каждого из них существуют некоторые закономерности, установленные такими учеными, как Ом и Кирхгоф.
Графическое изображение реальной электроцепи условными символами считается электрической схемой. Она, в свою очередь, считается идеализированной цепью, служащей в качестве расчетной модели реальной цепи и иногда называемой эквивалентной схемой замещения. Она по возможности должна отображать реальные процессы, осуществляемые в действительности.
Понятие электрической цепи и ее элементов
Электрической цепью считается комплекс электротехнических устройств, образующих путь к прохождению электротока и ориентированных на передачу, распределение и взаимное преобразование электрической и иных разновидностей энергии.
Электромагнитные процессы, протекающие в устройствах электроцепи, могут описать такие понятия, как электродвижущая сила, напряжение и ток.
Электрические цепи называют цепями постоянного тока, когда в них получение электрической энергии, а также её передача и преобразование осуществляются при условии неизменности во времени тока и напряжения.
$\frac{di}{dt} = 0$
$\frac{du}{dt} = 0$
Базовыми элементами электрической цепи будут являться источники и приемники электроэнергии, которые соединяют между собой провода.
Каждая электроцепь включает в себя разнообразные устройства и объекты, отвечающие за формирование путей для прохождения электрического тока. Условным образом все элементы электроцепи разделяются на три составные части:
- источники питания, вырабатывающие электроэнергию;
- элементы, преобразующие электричество в прочие виды энергии (приемники);
- передающие устройства (провода и иные установки, отвечающие за обеспечение качества и уровня напряжения).
В электроцепях соединение потребителей может быть комбинированным, последовательным, параллельным.
Активные элементы электрической цепи
Элементы в составе электрических цепей существуют в формате активности и пассивности. В качестве активных считаются источники электроэнергии.
Источники, подобно всем остальным элементам электрической цепи, могут характеризоваться как линейные и нелинейные. Линейным свойственна линейная внешняя характеристика. При условии постоянства напряжения на выходе источника и его независимости от тока в нагрузке, такой источник называют источником ЭДС.
Базовым признаком активных составляющих выступает их способность отдачи электрической энергии. Источники тока и ЭДС называют идеальными для электрической энергии, что обусловлено отсутствием потерь энергии в них, поскольку их проводимость и сопротивление считаются бесконечными:
$I^2*0 = 0$
В ситуации, когда потери электроэнергии внутри источника не компенсируются, ему свойственна наклонная внешняя характеристика. Такие источники будут называться реальными.
Пассивные элементы электрической цепи
Пассивными элементами считают разновидности потребителей и накопителей электроэнергии. Существует многополюсная аппаратура, чье функционирование основано на базе двухполюсных элементов. Все активные элементы электроцепи могут существовать как в независимом, так и в зависимом формате.
К первой категории относят источники тока и напряжения (идеализированный элемент в цепи с нулевым значением внутреннего сопротивления). Источник тока также представляет собой совершенный элемент с независимостью тока от напряжения на зажимах, со стремлением значения внутреннего сопротивления к бесконечности.
Зависимые источники напряжения и тока такими считаются при условии зависимости указанных величин от параметров напряжения и тока на ином участке цепи. Типичными представителями выступают электролампы и транзисторы, чье функционирование происходит в режиме линейности.
Главные пассивные элементы электроцепи представляют резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы, с помощью которых осуществляется регулирование параметров тока и напряжения на отдельно взятых участках.
Резистивное сопротивление относят к идеализированным элементам в цепи. Его базовым свойством считают необратимое энергетическое рассеивание. Зависимость напряжения и тока резистивного сопротивления выражают формулы:
$u = iR$
$i = Gu$
При этом $R$ представляет сопротивление (измеряется в Омах), а $G$ выступает проводимостью (единица измерения – сименсы). Данные величины будут соотноситься в формуле:
$R = \frac{1}{G}$
Индуктивность считают еще и коэффициентом пропорциональности. Ёмкостные элементы (то есть конденсаторы) обладают свойством накопления энергии электрического поля. Показатель линейной емкости является линейной зависимостью между зарядом и напряжением, выраженной формулой:
$q = Cu$
