Lineaire elektrische circuits

Een elektrisch circuit wordt een set elementen genoemd die doorgangspaden vormen elektriciteit… Een elektrisch circuit bestaat uit actieve en passieve elementen.

Actieve elementen worden beschouwd als bronnen van elektrische energie (bronnen van spanning en stroom), passieve elementen omvatten weerstanden, inductoren, elektrische condensatoren.

De kwantitatieve kenmerken van de elementen van een elektrisch circuit worden de parameters genoemd... De parameters van een bron met constante spanning zijn bijvoorbeeld de EMF en interne weerstand... De parameter van de weerstand is de spoelweerstand - de inductantie L en condensator - capaciteit C.

De spanning of stroom die aan het circuit wordt geleverd, wordt een werkend of ingangssignaal genoemd... Werkende signalen kunnen worden gezien als verschillende functies van de tijd, variërend volgens een bepaalde wet z(T)... Z(T) kan bijvoorbeeld constant zijn en in de tijd veranderen volgens een periodieke wet of een aperiodiek karakter hebben.

Spanningen en stromen die onder invloed van externe invloeden ontstaan ​​in het deel van het elektrische circuit dat ons interesseert en dat ook functies van tijd NS (T) zijn, noemen we kettingreactie of weekendsignaal.

Elk passief element van een echt elektrisch circuit heeft een zekere mate van actieve weerstand, inductantie en capaciteit. Om de studie van processen in een elektrisch circuit en de berekening ervan te vergemakkelijken, wordt het echte circuit echter vervangen door een geïdealiseerd circuit dat bestaat uit afzonderlijke ruimtelijk gescheiden elementen R, L, S.

In dit geval wordt aangenomen dat de draden die de elementen van het circuit verbinden geen actieve weerstand, inductantie en capaciteit hebben. Zo'n geïdealiseerd circuit wordt een circuit met gevouwen parameters genoemd, en berekeningen die daarop zijn gebaseerd, geven in veel gevallen resultaten die door ervaring goed worden bevestigd.

NSElektrische circuits met constante parameters zijn dergelijke circuits waarin de weerstanden van de weerstanden R, de inductantie van de spoelen L en de capaciteit van de condensatoren C constant zijn, onafhankelijk van de stromen en spanningen die in het circuit werken. Dergelijke elementen worden lineair genoemd.

Als de weerstand van de weerstand R niet afhankelijk is van de stroom, wordt de lineaire relatie tussen de spanningsval en de stroom uitgedrukt De wet van Ohm ur = R NS ir, en de stroom-spanningskarakteristiek van de weerstand (is een rechte lijn (Fig. 1, a).

Als de inductantie van de spoel niet afhangt van de waarde (van de stroom die erin vloeit, dan is de verbinding van de zelfinductieflux van de spoel ψ recht evenredig met deze stroom ψ= L NS il (Fig. 1, b) .

Ten slotte, als de capaciteit van de condensator C niet afhangt van de spanning uc die op de platen wordt aangelegd, dan zijn de op de platen geaccumuleerde lading q en de spanning u° C onderling verbonden door een lineaire relatie, grafisch weergegeven in Fig. 1, v.

Rijst. 1. Kenmerken van lineaire elementen van het elektrische circuit: a - stroom-spanningskarakteristiek van de weerstand, b - afhankelijkheid van de fluxverbinding van de stroom in de spoel, c - afhankelijkheid van de condensatorlading van de spanning erover.

De lineariteit van weerstand, inductantie en capaciteit is voorwaardelijk, omdat in werkelijkheid alle reële elementen van een elektrisch circuit niet-lineair zijn. Dus bij het passeren van stroom door de laatste weerstand warmt op en de weerstand verandert.

Het overmatig verhogen van de stroom in een ferromagnetische spoel kan de inductantie enigszins veranderen. De capaciteit van condensatoren met verschillende diëlektrica verandert tot op zekere hoogte, afhankelijk van de aangelegde spanning.

In de normale werkingsmodus van de elementen zijn deze veranderingen echter meestal zo onbeduidend dat ze mogelijk niet in aanmerking worden genomen bij de berekeningen, en dergelijke elementen van het elektrische circuit worden als lineair beschouwd.

Transistors die in modi werken wanneer rechte secties worden gebruikt met hun stroom-spanningskarakteristieken, kunnen ook voorwaardelijk als lineaire apparaten worden beschouwd.

Een elektrisch circuit dat uit lineaire elementen bestaat, wordt een lineair elektrisch circuit genoemd. Lineaire circuits worden gekenmerkt door lineaire vergelijkingen voor stromen en spanningen en gesubstitueerde lineaire equivalente circuits. Lineaire equivalente circuits bestaan ​​uit lineaire passieve en actieve elementen waarvan de voltampère-karakteristieken lineair zijn.Voor de analyse van processen in lineaire elektrische circuits worden gebruikt wetten van Kirchhoff.