Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Двухполюсные пассивные элементы
Основными двухполюсными пассивными элементами схемы являются резистивный (сопротивление или проводимость), индуктивный и емкостный элементы. Резистивный элемент. Двухполюсный элемент, характеризуемый зависимостью или , называется резистивным элементом, а сама зависимость или вольтамперной характеристикой (ВАХ). На рис. 1.13 показана нелинейная ВАХ (она характерна для полупроводникового диода), а на рис. 1.14 линейная ВАХ. Сопротивление (проводимость), соответствующее рис. 1.13, зависит от тока (напряжения) и называется нелинейным; сопротивление (проводимость), соответствующее рис. 1.14, от тока (напряжения) не зависит и называется линейным (оно постоянно). Обозначение такого сопротивления дано на рис. 1.15. В этом случае имеет место соотношение (закон Ома): (1.3) где R - сопротивление; проводимость. Сопротивление - пассивный элемент. Энергия, поступающая в него . Эта энергия преобразуется в тепло. При этом мощность этого преобразования определяется уравнением (закон Джоуля-Ленца). Сопротивление как элемент схемы соответствует элементу цепи – резистору. Примером резистора может служить проводящий цилиндр (рис. 1.16). Напряжение между точкам 1 и 2 равно , ток равен . Если ток распределен равномерно по сечению (), а напряженность одинакова по длине, то , . По закону Ома в дифференциальной форме ; . Поэтому . При переменном токе сопротивление цилиндра увеличивается за счет неравномерного распределения тока из-за поверхностного эффекта и эффекта близости (о них будет сказано далее). Индуктивный элемент. Двухполюсник, характеризуемый зависимостью или , называется индуктивным элементом, а зависимость называется вебер-амперной характеристикой. - потокосцепление измеряется в веберах (Вб). На рис. 1.17 дана нелинейная ВАХ, а на рис. 1.18 – линейная ВАХ. У линейного индуктивного элемента (рис.1.18) , , L – индуктивность, измеряется в генри (Г). Обозначение линейной индуктивности () дано на рис. 1.19. Напряжение на зажимах индуктивности равно . В случае линейной индуктивности , . (1.4) Индуктивность как схемный элемент соответствует элементу цепи – индуктивной катушке. Индуктивную катушку можно представить в виде кольцевого сердечника, на который равномерно намотана обмотка (рис. 1.20). Ток в обмотке создает магнитный поток , замыкающийся в сердечнике (потоком рассеяния, который частично замыкается по воздуху, пренебрегаем). Направления и связаны правилом правого винта. Потокосцепление катушки , где - число витков обмотки. Магнитный поток равен , где - магнитная индукция, , - магнитная постоянная. По закону полного тока имеем . Если существенно больше поперечных размеров сердечника, то поток можно считать равномерно распределенным по сечению сердечника и, следовательно, , . Тогда . Из (1.4) видно, что отлично от нуля только при (). Изменяющийся ток создает изменяющийся магнитный поток и по закону электромагнитной индукции в обмотке индуцируется ЭДС, называемая ЭДС самоиндукции. или при . Линейная индуктивность () – пассивный элемент. Энергия, поступающая в такой элемент, равна при условии . Эта энергия запасается в магнитном поле катушки. Емкостный элемент. Если двухполюсник характеризуется зависимостью или , то его называют емкостным элементом (емкостью), а указанные зависимости кулон-вольтной характеристикой. Здесь - электрический заряд, так что . На рис. 1.21 и 1.22 соответственно показаны характеристики для нелинейной и линейной емкостей. У линейного емкостного элемента , где - емкость, измеряется в фарадах (Ф). Обозначение линейной емкости дано на рис. 1.23. Ток через емкость . Если , то , . (1.5) Емкость как схемный элемент соответствует элементу цепи – конденсатору. Конденсатор можно представить в виде двух параллельных проводящих пластин площадью S, разделенных диэлектриком толщиной (рис. 1.24). При на левом электроде будет заряд , на правом - . , , - электрическая постоянная. Если поле в конденсаторе однородно, то и емкость будет равна . Как видно из (1.5) ток через емкость отличен от нуля только при . Изменение напряжения на электродах вызывает изменение величины заряда на электродах. Линейная емкость () представляет собой пассивный элемент. Энергия, поступающая в него, равна
при . В данном случае энергия запасается в электрическом поле. Процесс запасания энергии, как в магнитном, так и в электрическом поле является обратимым. Запасенная энергия может быть отдана другим элементам (например, разряд конденсатора на сопротивление). Схемы замещения резисторов, индуктивных катушек и конденсаторов.
Схемные элементы – сопротивление , индуктивность , емкость - отражают основные свойства и параметры соответственно резисторов, индуктивных катушек и конденсаторов, обусловленные физическими процессами необратимого рассеяния энергии и обратимого накопления энергии, связанного с магнитным и электрическим полями. С помощью схемных элементов , и можно составить схемы замещения резисторов, индуктивных катушек и конденсаторов, учитывающие и побочные процессы.
|