Lineaariset sähköpiirit
Sähköpiiriä kutsutaan joukoksi elementtejä, jotka muodostavat kulkureittejä sähköä… Sähköpiiri koostuu aktiivisista ja passiivisista elementeistä.
Aktiivisia elementtejä pidetään sähköenergian lähteinä (jännitteen ja virran lähteinä), passiivisia elementtejä ovat mm vastukset, induktorit, sähköiset kondensaattorit.
Sähköpiirin elementtien kvantitatiivisia ominaisuuksia kutsutaan sen parametreiksi... Esimerkiksi vakiojännitelähteen parametrit ovat sen EMF ja sisäinen vastus… Vastuksen parametri on sen kelan resistanssi - sen induktanssi L ja kondensaattori - kapasitanssi C.
Piiriin syötettyä jännitettä tai virtaa kutsutaan toiminta- tai tulosignaaliksi… Toimivia signaaleja voidaan nähdä ajan eri funktioina, jotka vaihtelevat jonkin lain z(T) mukaan… Esimerkiksi z(T) voi olla vakio, ajallisesti muuttuva. jaksollisen lain mukaan tai ne ovat luonteeltaan jaksollisia.
Meitä kiinnostavassa sähköpiirin osassa ulkoisten vaikutusten vaikutuksesta syntyviä jännitteitä ja virtoja, jotka ovat myös ajan NS (T) funktioita, kutsutaan ketjureaktioksi tai viikonloppusignaaliksi.
Jokaisella todellisen sähköpiirin passiivisella elementillä on jonkinasteinen aktiivinen vastus, induktanssi ja kapasitanssi. Sähköpiirin prosessien tutkimisen ja laskennan helpottamiseksi todellinen piiri kuitenkin korvataan idealisoidulla, joka koostuu erillisistä avaruudellisesti erotetuista elementeistä R, L, S.
Tässä tapauksessa katsotaan, että piirin elementtejä yhdistävillä johtimilla ei ole aktiivista vastusta, induktanssia ja kapasitanssia. Tällaista idealisoitua piiriä kutsutaan fold-parameter-piiriksi, ja siihen perustuvat laskelmat antavat monissa tapauksissa kokemuksen hyvin vahvistamia tuloksia.
NSEVakioparametriset sähköpiirit ovat sellaisia, joissa vastusten R resistanssit, käämien L induktanssi ja kondensaattorien C kapasiteetti ovat vakioita, riippumatta piirissä vaikuttavista virroista ja jännitteistä. Tällaisia elementtejä kutsutaan lineaariseksi.
Jos vastuksen R resistanssi ei riipu virrasta, niin jännitehäviön ja virran välinen lineaarinen suhde ilmaistaan Ohmin laki ur = R NS ir ja vastuksen virta-jänniteominaisuus (on suora (kuva 1, a).
Jos kelan induktanssi ei riipu arvosta (sissä virtaavan virran, niin kelan itseinduktiovuon ψ kytkentä suoraan tähän virtaan ψ= L NS il (kuva 1, b)) .
Lopuksi, jos kondensaattorin C kapasitanssi ei riipu levyihin kohdistetusta jännitteestä uc, niin levyihin kertynyt varaus q ja jännite u°C ovat yhteydessä toisiinsa lineaarisella suhteella, joka on esitetty graafisesti kuvassa 1. 1, v.
Riisi. 1. Sähköpiirin lineaaristen elementtien ominaisuudet: a — vastuksen virta-jännite-ominaiskäyrä, b — vuokytkennän riippuvuus käämin virrasta, c — kondensaattorin varauksen riippuvuus sen yli olevasta jännitteestä.
Resistanssin, induktanssin ja kapasitanssin lineaarisuus on ehdollinen, koska todellisuudessa kaikki sähköpiirin todelliset elementit ovat epälineaarisia. Joten, kun kuljettaa virtaa viimeisen vastuksen läpi lämpenee ja sen vastus muuttuu.
Virran liiallinen lisääminen ferromagneettisessa kelassa voi muuttaa hieman sen induktanssia. Erilaisilla kondensaattoreilla varustettujen kondensaattoreiden kapasiteetti muuttuu tavalla tai toisella riippuen käytetystä jännitteestä.
Elementtien normaalissa toimintatavassa nämä muutokset ovat kuitenkin yleensä niin merkityksettömiä, että niitä ei välttämättä oteta huomioon laskelmissa, ja sellaisia sähköpiirin elementtejä pidetään lineaarisina.
Transistorit, jotka toimivat tiloissa, joissa käytetään suoria osia niiden virta-jännite-ominaisuuksineen, voidaan myös pitää ehdollisesti lineaarisina laitteina.
Lineaarisista elementeistä koostuvaa sähköpiiriä kutsutaan lineaariseksi sähköpiiriksi. Lineaarisille piireille on tunnusomaista virtojen ja jännitteiden lineaariyhtälöt ja korvatut lineaariset ekvivalenttipiirit. Lineaariset ekvivalenttipiirit koostuvat lineaarisista passiivisista ja aktiivisista elementeistä, joiden jännite-ampeeriominaisuudet ovat lineaariset.Prosessien analysointiin käytetään lineaarisia sähköpiirejä Kirchhoffin lait.