Вопрос 2. Электрический ток (определение, сила тока, единицы измерения, направление тока, плотность тока), работа и мощность тока

Электрический ток — направленное движение электрических зарядов под действием электрического поля. Для того чтобы шёл ток, нужна замкнутая цепь, которая состоит из источников электрической энергии, приёмников электроэнергии и соединительных проводов.

За направление тока принимают направление движения положительного заряда. Поэтому во внешней цепи ток направлен от зажима “+” к зажиму “–”, внутри источника — наоборот.

Сила тока — количество электричества, прошедшее через поперечное сечение проводника за 1 секунду.

— для постоянного тока

— для переменного тока (ток равен скорости изменения заряда)

Плотность тока:

 

Работа и мощность тока

При прохождении тока проводник нагревается и совершается работа:

— работа тока

— мощность тока


Вопрос 3. Источники напряжения и тока (определение, условно графическое обозначение, взаимное преобразование). Примеры источников напряжения и тока.

Электрическую энергию получают путём преобразования химической, механической и других видов энергии.

Устройство, которое даёт в цепь энергию, называется источником.

Различают источник напряжения и источник тока.

Источник напряжения — источник, ЭДС которого не зависит от сопротивления нагрузки.

Батареи, аккумуляторы, сеть — примеры источников напряжения.

Схемное изображение источника напряжения:

Источник тока — источник, ток которого не зависит от сопротивления нагрузки.

Источниками тока являются электронные лампы, транзисторы.

Схемное изображение источника тока:

На практике источник тока можно получить, если к источнику напряжения подключить очень большое внутренне сопротивление.

Можно при расчётах преобразовать источник напряжения в эквивалентный источник тока, если ток источника тока рассчитать по формуле

и внутренне сопротивление источника напряжения, включенное последовательно, включить к источнику тока параллельно.

 


Схема с источником напряжения:

 


Схема с эквивалентным источником тока:



Вопрос 4. Классификация электрических сигналов (простые и сложные, периодические и непериодические, детерминированные и случайные). Способы представления сигналов (математическая модель, временная, спектральная и векторная диаграммы). Дискретный и сплошной спектры.

Классификация электрических сигналов:

1. Периодические и непериодические

Периодические сигналы повторяются через определённый промежуток времени.

Непериодические сигналы появляются один раз и больше не повторяются.

2. Детерминированные и случайные

Детерминированные сигналы — сигналы, которые можно описать с помощью функции времени.

Случайные сигналы — сигналы, мгновенные значения которых заранее не может быть предсказано.

3. Простые и сложные

Простые сигналы — сигналы, токи и напряжения которых имеют одну частоту (синусоида).

Сложные сигналы — сигналы, которые состоят из суммы токов и напряжений нескольких частот.

 

Способы представления сигнала:

  1. Математическая модель — уравнение, которое описывает форму сигнала.

— уравнение гармонического сигнала

  1. Временная диаграмма — график зависимости мгновенных значений переменной от времени

  1. Векторная диаграмма: строится только для гармонического сигнала.

  1. Спектральная диаграмма — зависимость амплитуды гармонических сигналов от частоты.


Вопрос 5. Основные параметры детерминированных периодических сигналов (период, угловая и циклическая частота, амплитуда, размах, мгновенное и действующее значения, скважность). Примеры периодических сигналов различной формы.

Основные параметры детерминированных периодических сигналов:

  1. Мгновенное значение — значение переменной в любой момент времени:

  1. Максимальное (амплитудное) значение — наибольшее из мгновенных значений:

  1. Размах сигнала — разность между максимальным и минимальным значениями сигнала:

  1. Действующее значение переменного тока — такой постоянный ток, который за время равное периоду, выделяет сопротивление то же количество тепла, что и переменный ток:

Все приборы показывают действующие значения. Для гармонического сигнала максимальные и действующие значения связаны формулой:

  1. Период — наименьший промежуток времени, через который значения переменной повторяются:

  1. Циклическая частота — количество колебаний переменной за 1 с:

  1. Угловая частота

 

Примеры периодических сигналов разной формы:

  1. Сигнал, не изменяющийся во времени (постоянное напряжение или ток)

  1. Гармонический сигнал

Изменяется по закону косинуса или синуса

  1. Сигнал треугольной формы

  1. Сигнал пилообразной формы

  1. Сигнал прямоугольной формы

a) Биполярный импульс

b) Однополярный импульс

— длительность импульса

Скважность:

(безразмерная величина)

Скважность — отношение периода к длительности импульса.

  1. Ток на выходе однополупериодного выпрямителя

  1. Ток на выходе двухполупериодного выпрямителя


Вопрос 6. Двухполюсники и четырехполюсники, коэффициент передачи четырехполюсника по напряжению, току, мощности. Логарифмические единицы измерения коэффициента передачи. Понятие о воздействие и отклике.

Двухполюсник — участок цепи, который имеет 2 зажима:

Четырёхполюсник — участок цепи, который имеет 2 входных и 2 выходных зажима:

Коэффициент передачи по напряжению — отношение напряжения на выходе к напряжению на входе четырёхполюсника:

Коэффициент передачи по току — отношение тока на выходе к току на входе четырёхполюсника:

Коэффициент передачи по мощности — отношение мощности на выходе к мощности на входе четырёхполюсника:

Коэффициент передачи по напряжению может измеряться в логарифмических единицах:

Сигнал, который поступает в цепь, называется воздействие, а который получается в результате воздействия, называется отклик.