Глава 1. Электрические цепи л . Емкость измеряется в фарадах (ф). В радиоэлектронике чаще ис-

пользуют микрофарады, нанофарады и пикофарады: 1мкФ= 10 ~ 6 Ф,

1 н Ф = 1 0 " 9 Ф , 1 пФ=1(Г 1 2 Ф.

Физическим параметром линейной катушки индуктивности

(рис. 4) является полный магнитный поток Ч* = L i(t), где L — индук-

тивность катушки, причем L > 0. При изменении полного магнитно-

го потока на зажимах катушки возникает напряжение. Дифференци-

руя по времени формулу для полного магнитного потока при

согласованных стрелках тока и напряжения, получим уравнение ка-

тушки индуктивности

Если стрелки тока и напряжения на катушке не согласованы, то в

формуле появляется знак минус. Индуктивность катушки измеряется

в генри (Гн). На практике часто используют миллигенри и микроген-

ри: 1мГн = 10 3 Гн, 1мкГн = 1(Г6 Гн.

Реальные резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, как

правило, близки по своим свойствам к идеальным элементам. Однако

в области высоких частот, при повышенных напряжениях, при воз-

действии неблагоприятных факторов окружающей среды реальные

элементы необходимо представлять в виде сложной схемы, содержа-

щей идеальные резисторы, катушки и конденсаторы. Эти схемы учи-

тывают индуктивности выводов элементов, паразитные емкости меж-

ду выводами, наличие потерь в диэлектриках и проводниках и т. п.

Источники напряжения и тока — это активные элементы электри-

ческих цепей. С их помощью задают сигналы в цепи. Основная ха-

рактеристика источника напряжения (рис. 5) — электродвижущая си-

ла (ЭДС). ЭДС равна отношению энергии сторонних сил dWc,

необходимой для перемещения положительного заряда dq, к величине

1.2. Элементы электрических цепей и их уравнения

этого заряда: £ = dWJdq. За положительное направление ЭДС прини-

мается направление действия с т о р о н н и х сил на положительный за-

ряд.

Из анализа схемы рис. 5 и из определения напряжения следует, что

напряжение и ЭДС источника направлены в разные стороны, но все-

гда равны друг другу: Е = и. Поэтому источник напряжения можно

Рис. 5

также характеризовать с помощью напряжения и. Если напряжение

источника уменьшить до нуля, то это всегда будет соответствовать

короткому замыканию узлов, к которым подключен источник. Следо-

вательно, собственное внутреннее сопротивление идеального источ-

ника напряжения равно нулю.

Напряжение р е а л ь н ы х источников ЭДС при подключении на-

грузки, как правило, уменьшается. Поэтому реальные источники

представляются с помощью последовательного соединения идеально-

го источника напряжения и резистора (рис. 6, а). Этот резистор назы-

вается внутренним сопротивлением реального источника напряжения.

Например, аккумулятор для питания часов персонального компьютера

с напряжением 3 вольт должен иметь внутреннее сопротивление не

более 1 Ом.

а)

Рис. 6

б)

Реальные источники напряжения отдают максимум мощности

только в определенную нагрузку. Действительно, пусть к зажимам ис-

точника напряжения, изображенного на рис. 6 а, подключена нагрузка

с сопротивлением Лн- Мощность, отдаваемая в эту нагрузку, равна