Составители:
Рубрика:
6
7
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
1.1. Ток, напряжение и энергия в электрических цепях
Рассмотрим понятие электрической цепи и происходящих в ней
электромагнитных процессов. Ряд узловых понятий и моментов будет
сформулирован в виде определений.
Определение. Электрической цепью называют любую совокупность
электро- и/или радиотехнических устройств, электромагнитное состояние
которых допустимо и целесообразно
характеризовать с помощью понятий
«электрический ток» и «электрическое напряжение». Это скалярные вели-
чины, которые могут принимать лишь вещественные значения (положитель-
ные или отрицательные), являясь функциями времени и иногда координат.
Примерами цепей могут послужить система освещения универси-
тета, персональный компьютер, электронные приборы автомобиля и т. п.
Определение. Электрической схемой называется графическое, свето
-
вое (или иного вида) изображение электрической цепи. При этом одной
реальной цепи соответствует некоторое множество схем.
Переходя к «определению» понятий тока и напряжения, хочется
вспомнить необходимость введения ряда неопределяемых понятий (со-
гласно Аристотелю) в любой науке, теории, логике. Попытки все «акси-
оматизировать», определить зачастую приводят к курьезам. Так, круп-
нейший философ-
диалектик Гегель считал, что электричество – это «соб-
ственный гнев, собственное бушевание тела», его «гневная самость»,
которая «прорывается в каждом теле, когда его раздражают»… Электри-
ческое напряжение – «собственная самостность» тела… (Г. В. Ф. Гегель,
соч., т. 11, Философия природы, § 324 Добавление). Да и в настоящее
время еще делаются попытки определить понятие «заряд» через «поле»
и наоборот, т. е. замыкается порочный круг.
Оставляя словесные выкрутасы философам и историкам науки, ог-
раничимся лишь «техническими» определениями и понятиями, необхо-
димыми будущему инженеру.
Электрический ток представляет собой явление упорядоченного
перемещения электрических зарядов. В проводниках – это ток проводи-
мости, в газах и диэлектриках – ток смещения, конвекции и скорость
изменения электрического поля
во времени. Под словом ток понимают
интенсивность или силу тока.
Определение. Количественно ток определяется пределом отноше-
ния величины заряда
tq
'
, проходящего через поперечное сечение про-
водника S за промежуток времени
t
'
, к
t
'
, когда последний неогра-
ниченно убывает,
0o
'
t
, т. е.
.lim
0Δ
dt
tdq
t
tq
ti
t
'
'
o
(1.1)
Это – скорость изменения величины электрического заряда в зави-
симости от времени. Размерности величин в формуле (1.1): [q] – Кл (ку-
лон); [t] – с; [i] – А (ампер) SI (Международная система единиц СИ).
Ток является скалярной вещественной положительной или отри-
цательной величиной. Однозначное определение тока предполагает пред-
варительный выбор условно положительного направления, которое от-
мечается
стрелкой (рис. 1.1).
Рис. 1.1
Пусть
0
t
– начало отсчета времени, тогда, если окажется, что
0
1
!ti ,
то при
01
tt !
ток совпадает с условно выбранным положительным на-
правлением (по стрелке), а если имеет место случай
0
2
ti
, то при
02
tt !
ток ориентирован в противоположную сторону (против стрелки).
Прохождение электрического тока по цепи (перенос зарядов) свя-
зано с преобразованием и потреблением энергии. Для количественной
оценки энергетических процессов, связанных с перемещением зарядов,
вводят величину энергии, затраченной на перемещение единичного по-
ложительного заряда из одной точки цепи в другую. Это есть напряже-
ние, или
разность потенциалов между этими точками.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- …
- следующая ›
- последняя »
