Lineare Stromkreise

Ein elektrischer Stromkreis ist eine Reihe von Elementen, die Durchgangswege bilden Elektrizität… Ein Stromkreis besteht aus aktiven und passiven Elementen.

Aktive Elemente gelten als Quellen elektrischer Energie (Spannungs- und Stromquellen), passive Elemente umfassen Widerstände, Induktoren, elektrische Kondensatoren.

Die quantitativen Eigenschaften der Elemente eines Stromkreises werden als seine Parameter bezeichnet... Die Parameter einer Konstantspannungsquelle sind beispielsweise ihre EMF und innerer Widerstand… Der Parameter des Widerstands ist sein Spulenwiderstand – seine Induktivität L und sein Kondensator – Kapazität C.

Die dem Schaltkreis zugeführte Spannung oder der Strom werden als Wirk- oder Eingangssignal bezeichnet. Wirksignale können als verschiedene Funktionen der Zeit betrachtet werden, die gemäß einem Gesetz z(T) variieren. Beispielsweise kann z(T) konstant sein und sich mit der Zeit ändern einem periodischen Gesetz folgen oder einen aperiodischen Charakter haben.

Spannungen und Ströme, die unter dem Einfluss äußerer Einflüsse in dem uns interessierenden Teil des Stromkreises entstehen und auch Funktionen der Zeit sind NS (T), nennen wir Kettenreaktion oder Wochenendsignal.

Jedes passive Element eines echten Stromkreises weist einen gewissen Grad an aktivem Widerstand, Induktivität und Kapazität auf. Um jedoch das Studium der Vorgänge in einem Stromkreis und deren Berechnung zu erleichtern, wird der reale Stromkreis durch einen idealisierten Stromkreis ersetzt, der aus einzelnen räumlich getrennten Elementen R, L, S besteht.

In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die Drähte, die die Elemente des Stromkreises verbinden, keinen aktiven Widerstand, keine Induktivität und keine Kapazität aufweisen. Eine solche idealisierte Schaltung wird Faltparameterschaltung genannt, und darauf basierende Berechnungen liefern in vielen Fällen Ergebnisse, die durch Erfahrung gut bestätigt sind.

NSElektrische Stromkreise mit konstanten Parametern sind solche Stromkreise, in denen die Widerstandswerte der Widerstände R, die Induktivität der Spulen L und die Kapazität der Kondensatoren C konstant sind, unabhängig von den im Stromkreis wirkenden Strömen und Spannungen. Solche Elemente werden linear genannt.

Wenn der Widerstandswert des Widerstands R nicht vom Strom abhängt, drückt sich der lineare Zusammenhang zwischen Spannungsabfall und Strom aus Ohm'sches Gesetz ur = R NS ir, und die Strom-Spannungs-Kennlinie des Widerstands (ist eine gerade Linie (Abb. 1, a).

Wenn die Induktivität der Spule nicht vom Wert (des darin fließenden Stroms) abhängt, dann ist der Zusammenhang des Selbstinduktionsflusses der Spule ψ direkt proportional zu diesem Strom ψ= L NS il (Abb. 1, b) .

Wenn schließlich die Kapazität des Kondensators C nicht von der an die Platten angelegten Spannung uc abhängt, dann sind die auf den Platten angesammelte Ladung q und die Spannung u° C durch eine lineare Beziehung miteinander verbunden, die in Abb. grafisch dargestellt ist. 1,V.

Reis. 1. Eigenschaften linearer Elemente des Stromkreises: a – Strom-Spannungs-Kennlinie des Widerstands, b – Abhängigkeit der Flussverbindung vom Strom in der Spule, c – Abhängigkeit der Kondensatorladung von der Spannung an ihr.

Die Linearität von Widerstand, Induktivität und Kapazität ist bedingt, da in Wirklichkeit alle realen Elemente eines Stromkreises nichtlinear sind. Also, wenn Strom durch den letzten Widerstand fließt erwärmt sich und sein Widerstand ändert sich.

Eine übermäßige Erhöhung des Stroms in einer ferromagnetischen Spule kann deren Induktivität geringfügig verändern. Die Kapazität von Kondensatoren mit unterschiedlichem Dielektrikum ändert sich je nach angelegter Spannung mehr oder weniger stark.

Im normalen Betriebsmodus der Elemente sind diese Änderungen jedoch meist so unbedeutend, dass sie bei den Berechnungen möglicherweise nicht berücksichtigt werden, und solche Elemente des Stromkreises werden als linear betrachtet.

Transistoren, die in Betriebsarten arbeiten, in denen geradlinige Abschnitte verwendet werden, können mit ihren Strom-Spannungs-Kennlinien bedingt auch als lineare Geräte betrachtet werden.

Ein Stromkreis, der aus linearen Elementen besteht, wird als linearer Stromkreis bezeichnet. Lineare Schaltungen zeichnen sich durch lineare Gleichungen für Ströme und Spannungen sowie substituierte lineare Ersatzschaltungen aus. Lineare Ersatzschaltungen bestehen aus linearen passiven und aktiven Elementen, deren Volt-Ampere-Kennlinie linear ist.Zur Analyse von Vorgängen werden lineare Stromkreise eingesetzt Kirchhoffs Gesetze.