1.1. Основные определения.

Электрическая цепь. Электрической цепью называется совокупность устройств, образующих путь для электрического тока. Составные части (элементы) электрической цепи разделяются на две группы: источники электрической энергии и приемники (нагрузки). К источникам относятся различные устройства, в которых происходит преобразование неэлектромагнитной энергии (химической, тепловой, механической и т.д.) в электрическую. Приемники электрической энергии – это элементы эл. цепи, в которых происходит преобразование электрической энергии в другие виды энергии, а также ее запасание.

Для подключения к остальной части цепи каждый элемент цепи имеет внешние выводы , называемые также зажимами или полюсами. В теории цепей предполагается, что каждый элемент цепи полностью характеризуется зависимостью между токами и напряжениями на его зажимах, при этом процессы, идущие внутри элементов не рассматриваются. В соответствии с основным методом теории цепей реальные элементы цепи заменяются их упрощенной моделью, составленной из идеализированных элементов, называют моделирующей или идеализированной.

Электрический ток. В теории цепей под электрическим током понимают ток проводимости во внешних выводах элементов, поскольку процессы внутри элементов не рассматриваются. Таким образом, электрический ток – это упорядоченное движение свободных носителей заряда в соединительных проводниках и внешних выводах элементов цепи. Количественно ток оценивают зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени:

i(t)= (1.1)

Другими словами, ток численно равен скорости изменения эл. заряда во времени.

Напряжение. Свободный заряд под действием электрического поля перемещается из одной точки пространства в другую. При этом силами электрического поля совершается работа, равная разности потенциалов этих точек. Потенциал ₁ произвольной точки 1 электрического поля определяется как работа, которая совершается силами поля по переносу единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность. Разность потенциалов точек 1 и 2 называется напряжением между этими точками:

U = ₁ - ₁ (1.2)

Можно выразить напряжение через напряженность электрического поля Е. Работа при перемещении единичного положительного заряда на отрезок ds есть E_sds. Поэтому разность потенциалов точек 1 и2 или напряжение между этими точками, произвольно расположенными в пространстве, равен криволинейному интегралу:

U_1,2 = (1.3)

Вычисленный вдоль некоторой кривой, соединяющей точки 1 и2. Если данный интеграл не зависит от выбора пути интегрирования, а определяется только положением начальной и конечной точек, то электрическое поле обладает свойством потенциальности.

Электродвижущаяся сила (ЭДС). Источники эл. энергии характеризуются электродвижущейся силой, которая может быть определена как работа сторонних сил, затрачиваемая на перемещение единичного положительного заряда внутри источника от зажима с меньшим потенциалом к зажиму с большим потенциалом. То есть происходит разделение зарядов в пространстве. Независимо от природы сторонних сил ЭДС источника численно равна напряжению между зажимами источника энергии при отсутствии в нем тока.

Схема электрической цепи

Схема элетрической цепи (схема) представляет собой условно-графическое обозначение (УГО) эл. цепи .

Структурная схема (блок-схема) эл. цепи – это УГО реальной цепи, отражающее только важнейщие функциональные части цепи и основные связи между ними.

Принципиальная схема эл. цепи представляет собой УГО реальной цепи на котором с помощью УГО показаны все элементы цепи и соединения между ними.

Схема замещения или эквивалентной схемой эл. цепи называется УГО моделирующей цепи, то есть цепи, составленной из идеализированных элементов, замещающей иссследуемую реальную цепь в рамках решаемой задачи.