Идеальных источников

Реальная катушка (обмотка) любого электротехнического устройства обладает определенным активным сопротивлением /• и индуктивностью L. Для удобства анализа таких цепей катушку обычно изображают в виде двух идеальных элементов — резистивного г и индуктивного L, соединенных последовательно ( 2.9,а). Используя выводы, вытекающие из анализа идеальных цепей, участок цепи с индуктивностью L будем рассматривать как участок, обладающий индуктивным сопротивлением XL. Уравнение напряжений, составленное по второму закону Кирхгофа для цепи с г и L, имеет вид

Энергетический процесс в обоих случаях складывается из уже рассмотренных выше (см. § 2.13) энергетических процессов для идеальных элементов. Часть электрической энергии источника поступает в двухполюсник и преобразуется в другие формы энергии. Другой частью энергии источник и двухполюсник периодически обмениваются.

1.3. Обозначения идеальных элементов: резистивного (а), индуктивного (б), емкостного (в), источника э. д. с. постоянного тока (г), источника э. д. с. изменяющегося тока (д)

Изучение свойств электрической цепи и ее элементов с учетом всех параметров весьма сложно, так как явления, характеризуемые этими параметрами в реальных устройствах, нераздельны. Для упрощения анализа реальную цепь представляют математической моделью — набором идеальных элементов.

Графическое изображение цепи с помощью идеальных элементов, параметрами которых являются параметры замещаемых элементов, называют схемой замещения цепи.

схемой замещения с источником тока. Такие схемы состоят из трех идеальных элементов — идеального источника э.д.с. (2.3, а), идеального источника тока (2.3, б) и резистивного элемента ( 2.3, б).

2.3. Обозначения идеальных элементов схем замещения цепей постоянного тока:

закону. При анализе подобных цепей составляют электрические схемы замещения, состоящие из идеальных элементов — идеального источника э.д.с., резистивного элемента, индуктивного элемента, емкостного элемента и элемента взаимной индукции. Каждый из этих элементов отражает определенное явление и вводится в схему замещения, когда это явление замещаемой цепи хотят учесть. Идеальные элементы г, L, С ( 4.1, а б, в) являются пассивными, поэтому положительные направления токов и напряжений в

4.1. Положительные направления э. д. с., тока и напряжения резистивного (а), индуктивного (б) и емкостного (в) идеальных элементов

На 4.17, а, б в том же порядке, что и в случае идеальных элементов, построены графики мгновенной мощности катушки и конденсаторов с потерями. Из них видно, что в течение периода тока мощность четыре раза меняет знак. Скорость необратимого процесса преобразования энергии оценивается средней мощностью за период или активной мощностью Р, скорость обменного процесса характеризуется реактивной мощностью Q.

Энергетический процесс в обоих случаях складывается из уже рассмотренных выше (см. § 2.13) энергетических процессов для идеальных элементов. Часть электрической энергии источника поступает в двухполюсник и -преобразуется в другие формы энергии. Другой частью энергии источник и двухполюсник периодически обмениваются.

Рассмотрим примеры цепей и поясним значение поставленных на их схемах стрелок. На 1.9 приведены схемы соединений двух простейших цепей постоянного (а) и изменяющегося (б) токов, состоящих из идеальных источников питания с э.д.с. Е и е и электрических ламп, подключенных непосредственно к внешним

Возьмем внешний контур абждегвмнк а схемы 3.7 и составим для него, пользуясь вторым законом Кирхгофа, уравнение с напряжениями элементов, помня, что напряжения резистивных элементов совпадают по направлению с их токами, а направления напряжений идеальных источников э. д. с. противоположны направлениям их э. д. с.:

Второй закон Кирхгофа. Рассмотрим контур, выделенный в некоторой цепи и изображенный на 1.8,6. Контур образован рядом пассивных элементов с известными напряжениями и\, и^,... ..., Uh и некоторым числом идеальных источников напряжения, для которых заданы значения ЭДС е\, е2, -.., еп.

Ступенчатая и импульсная функции представляют идеализации, облегчающие приближенное математическое описание действительных сигналов; их введение является неизбежным следствием введения идеальных источников и элементов, а также идеальных ключей.

Таблица 2.1. Обозначения и свойства двухполюсных идеальных источников питания

1. Независимые идеальные источники питания. Простейшими источниками питания в электротехнике являются идеальные источники тока и напряжения. Они имеют бесконечно большую мощность. Свойства и обозначения основных типов идеальных источников (активных двухполюсников), использующихся в электротехнике и имеющихся в Workbench, приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.2. Обозначения и свойства управляемых (четырехполюсник) идеальных источников питания

Типы зависимых идеальных источников Ток Напряжение Коэффициент передачи Кп Обозначения

Откройте файл с2_01 ( 2.2, верхняя часть). Подключите идеальный источник постоянной ЭДС на систему из нескольких нагрузочных резисторов. Размыкая и замыкая перемычки у резисторов и измеряя ток и напряжение, заполните таблицу в разделе "Результаты экспериментов". Постройте внешние характеристики идеальных источников ЭДС.

Эксперимент 3. Замена последовательного соединения идеальных источников ЭДС.

Эксперимент 4. Замена параллельного соединения идеальных источников тока.