Класиф елект ланцюгів та їх елемен
Класифікація електричних ланцюгів та їх елементів
Електричним ланцюгомназивають сукупність пристроїв та об'єктів, призначених для розподілу, взаємного перетворення та передачі електричної та інших видів енергії та (або)інформації. Своє призначення ланцюг виконує за наявності в ньому електричного струму. Електромагнітні процеси в ланцюгу та його параметри можуть бути описані за допомогою відомих з курсу фізики інтегральних понять: струм, напруга (різниця потенціалів), заряд, магнітний потік, електрорушійна сила, опір, індуктивність, взаємна індуктивність та ємність.
Слід зазначити, що у теорії поля дається визначення інтегральних понять (таких, як струм і напруга), характеризуючих електричну ланцюг. Розрахунок параметрів ланцюга (опорів, індуктивностей, ємностей) у випадку також можливий лише з допомогою понять, що у теорії поля.
Електричний ланцюг складається з окремих частин (об'єктів), що виконують певні функції та називаються елементами ланцюга.
Основними елементами ланцюга є джерела та приймачі електричної енергії (сигналів).
Джерела енергії (сигналів), такі, як електромеханічні або електронні генератори, акумулятори, гальванічні елементи, термодатчики і т. д., призначені для перетворення різних видів енергії на електричну енергію.
Приймачі енергії (сигналів) служать для перетворення електричної енергії на інші види енергії. До них відносяться електричні двигуни, нагрівальні прилади, електричні лампи, електронно-променеві трубки, динамічні гучномовці та ін.
Крім основних елементів, ланцюгмістить різні допоміжні елементи, які зв'язують джерела з приймачами (з'єднувальні дроти, лінії передачі), пригнічують або посилюють певні складові сигналів (фільтри, підсилювачі), змінюють рівень напруги та струму в інших частинах ланцюга (трансформатори), покращують або змінюють характеристики та параметри ділянок ланцюга та її елементів (коригувальні пристрої, фазові ланки) тощо.
За призначенням розрізняють ланцюга передачі та перетворення електричної енергії (ланцюги, що застосовуються в електроенергетиці) і ланцюги передачі і перетворення інформації (ланцюги у техніці зв'язку, радіотехнічні ланцюги, ланцюги пристроїв автоматики і телемеханіки тощо. буд.).
Ланцюги можна класифікувати за типом елементів, з яких вони складаються, наприклад,резистивні ланцюги— ланцюги, що складаються з резисторів та джерел енергії,електронні ланцюги- ланцюги, що містять електронні лампи і транзистори, і т.д.
У кожного елемента ланцюга можна виділити певне число затискачів (полюсів, висновків), за допомогою яких він з'єднується з іншими елементами.
Розрізняють двополюсні та багатополюсні(триполюсні, чотириполюсні і т. д.) елементи ланцюга. Двополюсні елементи мають два затискачі; до них відносяться джерела енергії (за винятком багатофазних та керованих джерел), резистори, конденсатори, індуктивні котушки.
Найбільш поширені триполюсні елементи - це електронні лампи (вакуумні тріоди) та транзистори (напівпровідникові тріоди). 4
Прикладами чотирьохполюсних елементів можуть бути трансформатори (двохмоточні), індуктивні котушки з підмагнічуванням (дроселі з підмагнічуванням), інтегральні операційні підсилювачі.
Елементи ланцюга, що мають понад чотири затискачі, також знаходятьзастосування (наприклад, багатообмотувальні трансформатори, різні мікромодулі – твердотільні компоненти електронних схем, багатоелектродні електронні лампи).
Розрізняютьактивні та пасивні елементи ланцюга. До активних елементів належать джерела енергії. Часто активними елементами називають електронні лампи, транзистори, операційні підсилювачі, які здатні посилювати електричні сигнали. До пасивних відносять елементи, в яких розсіюється та (або) накопичується енергія (резистори, індуктивні котушки, конденсатори, трансформатори).
Якщо елемент ланцюга характеризується лінійними алгебраїчними чи диференціальними рівняннями (при згаданій раніше ідеалізації), його називаютьлінійним. Коефіцієнти, що зв'язують напруги і струми та їх похідні, є параметрами елемента.Параметри лінійного елементаможуть бути постійними (стаціонарний елемент) або можуть змінюватися в залежності від часу за яким-небудь законом (нестаціонарний, параметричний елемент).
Якщо елемент ланцюга описується нелінійними алгебраїчними чи диференціальними рівняннями, він називається нелінійним. Нелінійні елементи можуть бути параметричними.
У багатьох випадках параметри елемента розглядаються як зосереджені (елемент іззосередженими параметрами); при цьому напруги та струми на затискачах елемента не є функціями просторових координат, що визначають геометричні розміри елемента. Параметри елемента можуть бути розподіленими (елемент з розподіленими параметрами); такий елемент характеризується рівняннями, у яких напруги та струми залежать від просторових координат. Як приклади елементів зрозподіленими параметрамиможна назвати лінії передачі енергії та інформації,багатошарові плівкові резистивно-ємнісні мікроструктури.
Елементи електричного кола можуть задовольняти або не задовольняти принцип взаємності. Спрощено принцип взаємності полягає в наступному: реакція ланцюга на ділянці 1 від обурення на ділянці 2 дорівнює реакції на ділянці 2 від такого ж обурення на ділянці 1. Математичне формулювання цього принципу та його ілюстрації наведено нижче. Відповідно до цього розрізняють взаємні та невзаємні елементи. Приклади взаємних елементів – резистори, індуктивні котушки, конденсатори, трансформатори; до невзаємних елементів відносяться електронні лампи, транзистори та ін.
Ланцюги, що містять лише лінійні елементи, називаютьлінійними ланцюгами. Основна властивість таких ланцюгів - застосовність принципу накладання, що полягає в тому, що результуюча реакція лінійного ланцюга на кілька прикладених одночасно збурень дорівнює сумі реакцій, обумовлених кожним збуренням окремо.
Якщо ланцюг містить один або кілька параметричних елементів, то його називають параметричним (нестаціонарним).
Аналогічно, якщо ланцюг містить один або більше нелінійних елементів, його називають нелінійним. Для нелінійного ланцюга у випадку незастосовний принцип накладення.
Можна говорити також про активні і пасивні ланцюги. Ланцюг вважають активним, якщо по відношенню до деяких затискачів він є джерелом енергії. Такий ланцюг містить активні елементи. В іншому випадку ланцюг називають пасивним.