1.3. Параметри елементів електричного кола

Елементи електричного кола діляться на активні і пасивні.

Всі джерела електричної енергії являються активними елементами і характеризуються основним параметром ЕРС (Е).

Приймачі електричної енергії можуть бути як пасивними, так і активними. Пасивними називають приймачі, в яких не виникає ЕРС.

Властивість пасивних елементів електричного кола перетворювати електричну енергію в інші види енергії, в тому числі в теплову енергію, енергію магнітного і електричного полів, характеризується основними параметрами елементів: опором, індуктивністю і ємністю.

Опір (R) характеризує властивість елемента необоротно перетворювати електроенергію в інші види енергії, наприклад в теплову в нагрівальних приладах. Значення цього параметра визначається законом Ома: воно дорівнює відношенню постійної напруги на ділянці пасивного електричного кола до постійного струму в ньому (R=U/I).

Індуктивність (L) характеризує властивість елемента кола, наприклад індуктивної котушки, під дією струму в ньому створювати власне магнітне поле. Значення індуктивності дорівнює відношенню потокозчеплення самоіндукції елемента електричного кола до струму в ньому .

Енергія, яка запасена в магнітному полі котушки, дорівнює W=Li²/2 (де i - миттєве значення змінного струму) і залишається незмінною при постійному струмі. Тому енергія джерела перетворюється в енергію магнітного поля (або навпаки) лише при зміні струму. Отже, при постійному струмі індуктивність елемента кола не впливає на його стан.

Ємність (С) характеризує властивість елемента кола, наприклад конденсатора, накопичувати електричні заряди та створювати електричне поле. Цей параметр являється коефіцієнтом пропорційності між напругою U і зарядом Q елемента електричного кола Q=CU. Ємність елемента кола впливає на його стан тільки при змінній напрузі.

1.4. Ідеальні елементи

При роботі джерела ЕРС в ньому виникають втрати енергії, які характеризуються параметром R_вт (або R_вн , R₀) - внутрішнім опором джерела, але при номінальному режимі в більшості випадків вважають, що джерело характеризується одним параметром. Те ж можна віднести і до приймачів електричної енергії. Будь-який електротехнічний пристрій має ряд параметрів, однак елементи, що широко застосовуються в електричних колах, такі як резистор (призначений для використання його електричного опору), індуктивна котушка (призначена для застосування її індуктивності) і конденсатор (призначений для використання його ємності), при номінальних режимах роботи можуть характеризуватись лише одним параметром.

Елементи кола, властивості яких описуються одним параметром, називаються ідеальними. Ідеальний резистивний елемент має тільки опір R, ідеальний індуктивний елемент - індуктивність L, ідеальний ємнісний елемент - ємність C, ідеальне джерело електроенергії - ЕРС E. Їх умовні позначення приведені на рис. 1.1.

О скільки напруга на полюсах ідеального джерела електроенергії чисельно дорівнює ЕРС Е, часто джерело електроенергії зображають в виді двох полюсів зі стрілкою (рис. 1.2), напрям якої протилежний напряму ЕРС.

В форматі А4 ідеальний резистивний елемент зображається прямокутником з розмірами 104 мм, ідеальний індуктивний елемент – трьома півколами радіусом 2,5…5 мм, ідеальний ємнісний елемент – двома паралельними лініями основної товщини довжиною 8…10 мм, розташованими на відстані 1…1,5 мм, ідеальне джерело електроенергії – колом діаметром 10 мм, всередині якого стрілка з указівкою напряму ЕРС.

Для зображення ідеальних елементів на схемах при кресленні існують спеціальні трафарети.