1.3 Пассивные элементы цепей

/

К пассивным элементам электрических цепей относят резистор, индуктивную катушку и конденсатор.

  • 1.3.1 Резистор
  • 1.3.2 Индуктивная катушка
  • 1.3.3 Конденсатор
  • 1.3.1 Резистор

Резистором называют пассивный элемент цепи, характеризующий потери электрической энергии на нагрев, механическую работу и излучение. Параметр резистора – сопротивление служит для количественной оценки отношения напряжения на участке цепи к току через этот участок, т.е.

Формула сопротивления

Единицей измерения сопротивления является Ом.

На электрических схемах резистор обозначают прямоугольником, как показано на рисунке 1.4:

Резистор на схеме

Рисунок 1.4 – Резистор

Величина обратная сопротивлению называется проводимостью. Проводимость измеряется в Сименсах (См).

Формула проводимости

1.3.2 Индуктивная катушка

Если по какой-либо катушке (контуру) протекает ток, то он создает магнитное поле, магнитный поток которого, сцепляясь с витками катушки, образует потокосцепление самоиндукции Ψ. Потокосцепление катушки будет пропорционально току i

Формула потокосцепления

Коэффициент пропорциональности L между Ψ и i называют индуктивностью

Формула индуктивности

Индуктивность L измеряется в Генри (Гн) и зависит от геометрических размеров катушки, числа ее витков и от магнитных свойств сердечника, на который она намотана. На электрических схемах индуктивную катушку обозначают, как показано на рисунке 1.5.

Индуктивность на схеме

Рисунок 1.5 – Индуктивная катушка

Если ток i будет изменяться во времени, то по закону электромагнитной индукции в катушке наведется ЭДС еL, которую называют ЭДС самоиндукции:

Формула ЭДС самоиндукции

Взаимная индуктивность:

Взаимная индуктивность

Рисунок 1.6 – Взаимная индуктивность

На рисунке 1.6 изображены два контура. По первому течет ток i1, по второму – i2.

Магнитный поток, создаваемый первым контуром Ф1, частично замыкается, пронизывая только первый контур Ф11, минуя второй, частично пронизывая и второй контур Ф12.

Таким образом,

Аналогично поток, создаваемый вторым контуром

Если первый контур имеет w1 витков, то потокосцепление первого контура

Потокосцепление второго контура (число витков w2)

Знаки «+» соответствуют согласному направлению потока от своего тока и потока, создаваемого током в соседнем контуре. Знаки «–» соответствуют встречному направлению потоков. Потокосцепление Ψ21 пропорционально току i2, а Ψ12 – току i1

Коэффициент пропорциональности М (Гн) называют взаимной индуктивностью

Она зависит от взаимного расположения, числа витков, геометрических размеров контуров (катушек) и от магнитной проницаемости сердечников, на которых они намотаны.

1.3.3 Конденсатор

Между двумя любыми проводящими телами, разделенными диэлектриком, существует электрическая емкость. Для создания определенного значения емкости служат конденсаторы. Если заряд на одной обкладке (электроде) конденсатора +q, на другой –q, то в пространстве между обкладками существует электрическое поле и между обкладками имеется напряжение U. Заряд q пропорционален напряжению: q=CU. Коэффициент пропорциональности С называют емкостью C = q/U.

Емкость конденсатора зависит от геометрических размеров конденсатора и от диэлектрика между обкладками. Единицей емкости является фарад (Ф). Схематичное изображение конденсатора показано на рисунке 1.7.

Конденсатор на схеме

Рисунок 1.7 – Конденсатор

/

Другие разделы главы 1: