Lineární elektrické obvody
Elektrický obvod se nazývá soubor prvků, které tvoří cesty pro průchod elektřina… Elektrický obvod se skládá z aktivních a pasivních prvků.
Aktivní prvky jsou považovány za zdroje elektrické energie (zdroje napětí a proudu), mezi pasivní prvky patří rezistory, induktory, elektrické kondenzátory.
Kvantitativní charakteristiky prvků elektrického obvodu se nazývají jeho parametry... Například parametry zdroje konstantního napětí jsou jeho EMF a vnitřní odpor… Parametrem rezistoru je odpor jeho cívky – jeho indukčnost L a kondenzátor – kapacita C.
Napětí nebo proud přiváděný do obvodu se bude nazývat akční nebo vstupní signál… Na působící signály lze pohlížet jako na různé funkce času, které se mění podle nějakého zákona z(T)… Například z(T) může být konstantní, mění se v čase podle periodického zákona nebo mají aperiodický charakter.
Napětí a proudy vznikající vlivem vnějších vlivů v části elektrického obvodu, která nás zajímá a která jsou zároveň funkcemi času NS (T), budeme nazývat řetězová reakce nebo víkendový signál.
Každý pasivní prvek skutečného elektrického obvodu má určitý stupeň aktivního odporu, indukčnosti a kapacity. Pro usnadnění studia dějů v elektrickém obvodu a jeho výpočtu je však reálný obvod nahrazen idealizovaným sestávajícím ze samostatných prostorově oddělených prvků R, L, S.
V tomto případě se má za to, že vodiče spojující prvky obvodu nemají žádný aktivní odpor, indukčnost a kapacitu. Takový idealizovaný obvod se nazývá obvod se skládanými parametry a výpočty na něm založené dávají v mnoha případech výsledky, které jsou dobře potvrzeny zkušeností.
NSEelektrické obvody s konstantními parametry jsou takové obvody, ve kterých jsou odpory rezistorů R, indukčnost cívek L a kapacita kondenzátorů C konstantní, nezávisle na proudech a napětích působících v obvodu. Takové prvky se nazývají lineární.
Pokud odpor rezistoru R nezávisí na proudu, pak je vyjádřen lineární vztah mezi poklesem napětí a proudem Ohmův zákon ur = R NS ir, a proudově-napěťová charakteristika rezistoru (je přímka (obr. 1, a).
Pokud indukčnost cívky nezávisí na hodnotě (proudu, který v ní teče, pak je zapojení samoindukčního toku cívky ψ přímo úměrné tomuto proudu ψ= L NS il (obr. 1, b)). .
A konečně, pokud kapacita kondenzátoru C nezávisí na napětí uc aplikovaném na desky, pak jsou náboj q nahromaděný na deskách a napětí u°C propojeny lineárním vztahem, graficky znázorněným na obr. 1,v.
Rýže. 1. Charakteristika lineárních prvků elektrického obvodu: a — proudově-napěťová charakteristika rezistoru, b — závislost zapojení toku na proudu v cívce, c — závislost náboje kondenzátoru na napětí na ní.
Linearita odporu, indukčnosti a kapacity je podmíněná, protože ve skutečnosti jsou všechny reálné prvky elektrického obvodu nelineární. Takže při průchodu proudu posledním rezistorem se zahřívá a mění se jeho odpor.
Přílišné zvýšení proudu ve feromagnetické cívce může mírně změnit její indukčnost. Kapacita kondenzátorů s různým dielektrikem se mění v jednom nebo druhém stupni v závislosti na použitém napětí.
V normálním režimu činnosti prvků jsou však tyto změny obvykle tak nevýznamné, že je nelze ve výpočtech zohlednit a takové prvky elektrického obvodu jsou považovány za lineární.
Tranzistory pracující v režimech, kdy jsou použity přímočaré úseky s jejich proudově napěťovými charakteristikami, lze také podmíněně považovat za lineární zařízení.
Elektrický obvod sestávající z lineárních prvků se nazývá lineární elektrický obvod. Lineární obvody jsou charakterizovány lineárními rovnicemi pro proudy a napětí a náhradními lineárními ekvivalentními obvody. Lineární ekvivalentní obvody se skládají z lineárních pasivních a aktivních prvků, jejichž voltampérové charakteristiky jsou lineární.Pro analýzu procesů v lineárních elektrických obvodech Kirchhoffovy zákony.