Все выучить – жизни не хватит, а экзамен сдать надо. Это готовая "шпора", написанная реальным преподом. Здесь найдешь все необходимое по "Общей электронике и электротехнике", а остальное – дело техники. Ни пуха, ни пера!
Данное учебное пособие предназначено для студентов высших и средних специальных учебных заведений, изучающих электронику и электротехнику.
Юлия Валериевна Щербакова
Электроника и электротехника. Шпаргалка
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. ПОНЯТИЕ О ДВУХПОЛЮСНИКАХ.СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ
При анализе электрических цепей важно знать только параметры и способ соединения друг с другом. Активные элементы будем обозначать в основном кружочками со стрелками внутри, указывающими направление ЭДС (рис. 1); для батареи из гальванических элементов используем обозначение, приведенное на рис. 1б.
В сопротивлениях различных элементов электрических цепей происходит процесс преобразования электрической энергии в теплоту. Такие элементы называются резистивными и обозначаются прямоугольниками (см. рис. 1)
Рис. 1. Примеры схем электрических цепей
Электрические цепи постоянного тока (как и переменного) и, соответственно, их электрические схемы бывают весьма разнообразными. Так, встречаются электрические цепи неразветвленные (рис. 1а и 1б) и разветвленные (рис. 1в), с одним активным элементом (рис. 1а), с двумя (рис.1б) или с большим количеством активных элементов, линейные и нелинейные.
Линейной называется электрическая цепь, параметры которой не зависят от напряжений или токов в цепи. Если параметр хотя бы одного из элементов не остается постоянным при изменении напряжений или токов в цепи, то данный элемент и вся электрическая цепь называются нелинейными .
Часть электрической цепи, имеющая два вывода, с помощью которых она соединяется с другой частью цепи, называется двухполюсником . Различают пассивные и активные двухполюсники.
Пассивные двухполюсники содержат только пассивные элементы, активные – как пассивные , так и активные элементы. Например, справа от точек a и b на рисунке 1в расположена схема пассивного двухполюсника, соединенного с активным двухполюсником, схема которого дана слева от указанных точек. Справа и слева от точек c и d на рисунке 1 расположены схемы двух активных двухполюсников, а между этими точками – пассивный двухполюсник .
Токоведущие части различных элементов электрических цепей изготовляются из проводниковых материалов, которые бывают твердыми , жидкими и газообразными . Основными проводниковыми материалами являются металлы и их сплавы.
Если проводник имеет одну и ту же площадь поперечного сечения по всей длине, то его сопротивление равно:
где l – длина проводника, м;
S – площадь поперечного сечения проводника, м2;
r – удельное сопротивление материала проводника, Ом/м.
Сопротивление металлических проводников при повышении температуры возрастает. Зависимость сопротивления от температуры выражается следующей формулой:
r 2 = r 1 [1 + α( t 1 – t 2)],
где t 1 и t 2 – начальная и конечная температуры, °С;
r 1 и r 2 – сопротивления при температурах t 1 и t 2, Ом;
α – температурный коэффициент сопротивления, °С–1.
Сведения об удельных сопротивлениях и температурных коэффициентах проводниковых материалов приводятся в справочной литературе.
2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАКОНОВ ОМА И КИРХГОФА ПРИ РАСЧЕТЕ И АНАЛИЗЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Согласно закону Ома в замкнутой неразветвленной электрической цепи (рис. 2):
Рис. 2. Незамкнутая электрическая сеть
А в любом пассивном элементе цепи, например с сопротивлением r 2,
Выражение (1) справедливо при совпадающих направлениях ЭДС Е и тока I , а выражение (2) – при совпадающих направлениях напряжения U и тока I , что и следует учитывать при нанесении на схеме стрелок, указывающих положительные направления в случае использования закона Ома.
Согласно первому закону Кирхгофа алгебраическая сумма токов ветвей, соединенных в любой узловой точке электрической цепи, равна нулю, т. е.
Со знаком "+" в уравнение следует включать токи, положительные направления которых обращены к узлу, со знаком "–" – токи, положительные направления которых обращены от узла (можно и наоборот).
Согласно второму закону Кирхгофа в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на всех резистивных элементах контура, т. е.
Часто в электрических цепях встречаются элементы, между выводами которых имеются те или иные напряжения U (например, напряжение сети, напряжение, снимаемое с делителя напряжения, и т. д.).
Учитывая это, вместо (4) удобнее использовать следующую форму записи второго закона Кирхгофа:
При этом ЭДС, напряжения и токи, положительные направления которых совпадают с направлением обхода контура при составлении уравнения (5), следует включать в уравнение со знаком "+", а те, положительные направления которых не совпадают с направлением обхода контура, со знаком "–" (можно и наоборот). При составлении уравнений по второму закону Кирхгофа следует включать в них либо ЭДС и падение напряжения во внутренних сопротивлениях активных элементов, либо только их напряжения.
3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ С ОДНИМ ИСТОЧНИКОМ ЭНЕРГИИ И ПАССИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ. ПРОСТЕЙШАЯ ЦЕПЬ С ОДНИМ ПРИЕМНИКОМ
Рассмотрим простейшую неразветвленную электрическую цепь (рис. 3). В этой цепи участок amb представляет собой простейший пассивный двухполюсник , являющийся приемником электрической энергии, участок anb – простейший активный двухполюсник, являющийся источником.