2.2 Активные элементы
Активные элементы – источники электрической энергии: источники напряжения и источники тока. Эти источники представляются в виде активного двухполюсника ( рисунок 2.1).
В теории электрических цепей пользуются идеализированными источниками электрической энергии: источником ЭДС и источником тока.
Идеальный
источник ЭДС
– активный элемент с двумя зажимами,
напряжение на которых не зависит от
тока, проходящего через источник.
Упорядоченное перемещение положительных
зарядов в источнике от меньшего потенциала
к большему возможно за счет присущих
источнику сторонних сил. Величина
работы, затрачиваемой сторонними силами
на перемещение единицы положительного
заряда от зажима «плюс» к зажиму
«минус» называется электродвижущей
силой источника и обозначается
.
Напряжение
на зажимах рассматриваемого источника
равно его ЭДС, т. е.
Графическое изображение идеального источника ЭДС следующее:
Рисунок 2.5 Условное графическое обозначение источника ЭДС
Стрелкой указано положительное направление ЭДС или полярность источника. Источник ЭДС конечной мощности изображается в виде источника ЭДС с подключенным к нему последовательно пассивным элементом, который характеризует внутренние параметры источника и ограничивает мощность, отдаваемую во внешнюю электрическую цепь.
Идеальный источник тока – активный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах. Внутренне сопротивление идеального источника тока бесконечно велико, и поэтому параметры внешней электрической цепи, от которых зависит напряжение на зажимах источника, не влияют на ток источника.
Графическое обозначение идеального источника тока следующее:
Рисунок 2.6 Условное графическое обозначение источника тока
Стрелка в источнике тока указывает положительное направление тока , т. е. направление перемещения положительных зарядов. Источник тока конечной мощности изображается в виде идеального источника тока с подключенным к его зажимам пассивным элементом, который характеризует внутренние параметры источника и ограничивает мощность, отдаваемую во внешнюю электрическую цепь.
Источники тока (напряжения) подразделяются на:
независимые
- зависимые.
Вольт - амперная характеристика (ВАХ) – графическое изображение зависимости между напряжением на зажимах элемента электрической цепи и током, протекающим в этой цепи.
Вольт – амперные характеристики идеальных источников ЭДС и тока представляются прямыми, параллельными осям тока и напряжения.
Реальные источники энергии по своим вольт – амперным характеристикам могут приближаться к идеальным источникам тока и ЭДС.
Методические рекомендации.
После изучения подразделов 2.1 и 2.2 дайте письменные ответы на контрольные вопросы, приведенные ниже.
2.3 Контрольные вопросы
2.3.1 В чем заключается отличие реальной от идеальной электрической цепи? Какие пассивные и активные элементы используются в теории цепей?
2.3.2 Что такое положительное направление тока? Какой вывод можно сделать, если после окончания расчетов ток имеет отрицательное значение?
Какими устройствами измеряют величину и направление постоянного тока и напряжения? Назовите параметры идеального амперметра и вольтметра?
2.3.4 Зависит ли выбор положительного направления напряжения от положительного направления тока?
2.3.5 Назовите идеальные пассивные элементы цепи. Какие физические аналоги соответствуют этим идеальным элементам?
2.3.6Поясните понятия линейной, параметрической и нелинейной индуктивности (емкости).
2.3.7 Чем отличаются зависимые и независимые источники энергии? Назвать виды управляемых источников тока и напряжения. Какой параметр является управляющим для каждого из этих источников?
2.3.8 Изобразить вольт - амперные характеристики идеального источника напряжения и тока. Сравните, чем отличаются ВАХ идеальных и реальных источников энергии?
Методические рекомендации.
Используя знания, полученные при изучении подразделов 2.1 и 2.2, решите нижеприведенные задачи и запишите их в тетрадь.