Амплитудные, действующие, средние значения переменного электрического колебания.

Согласование источника с нагрузкой

Максимальная мощность выделяется на нагрузке в том случае, если ее сопротивление равняется сопротивлению источника. Это называется согласованием нагрузки с источником.

R_н = r₀ =>Pн =Pmax

Используется:

- в выходных каскадах радиопередатчиков;

- в высокочастотных (телевизор) и сверхвысокочастотных устройствах с целью увеличения коэффициента стоячей волны;

- в передатчиках для получения максимальной мощности и в высокочастотных цепях для получения минимального отражения волны от нагрузки;

- в некоторых осциллографах (50 Ом)

Волновое сопротивление для контура:

75 Ом – для телевизора, 50 Ом – для ВЧ устройств.

Действующее значение отвечает за теплопередачу. Оказывает одинаковое тепловое действие.

Средним значением колебания называют среднее арифметическое абсолютных значений в течение периода либо среднее арифметическое значение в течение полупериода.

Среднее значение тока означает передачу зарядов (энергии) во времени. Передавать выгоднее переменным током. Пусть существуют потери, но с другой стороны, для преобразования переменного тока требуется только трансформатор, а при передаче постоянным током необходимо сначала преобразовать в переменный трансформатор.

Пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности) представляют на схемах в виде резистивного сопротивления R, ёмкости C, индуктивности L.

Резистивным сопротивлениемназывается идеализированный элемент, обладающий только свойством необратимого рассеяния энергии. Математическая модель определяется законом Ома:

, где R – сопротивление [R] – Ом; – проводимость [G] – Сименс.

Мощность участка цепи с сопротивлением:

Энергия, рассеиваемая резистором к моменту времени t:

В основу работы резисторов положено свойство некоторых материалов оказывать сопротивление проходящему через них току.

Резисторы подразделяют:

· По назначению:
- общего назначения;
- прецизионные (высокоточные);
- высокочастотные;
- высоковольтные;
- специального назначения.

· По эксплуатационным характеристикам:
- термо- и влагостойкие;
- вибро- и ударопрочные;
- повышенной высотности;
- высоконадёжные.

· По виду токопроводящего элемента:
- проволочные;
- непроволочные:
- углеродистые;
- металлоплёночные;
- композиционно-поверхностные;
- композиционно-объёмные.

· По характеру изменения сопротивления:
- постоянные;
- переменные;
- подстроечные;
- подгонные.

Основные параметры резисторов:

· Номинальное сопротивление;

· Класс точности;

· Мощность рассеивания;

· Предельное рабочее напряжение;

· Температурный коэффициент сопротивления;

· Собственные шумы;

Соединение резисторов:

При параллельном соединении общее сопротивление определяется сопротивлением наименьшего ; при последовательном – наибольшим .

Ёмкостьхарактеризует энергию, которая накапливается в электрическом поле конденсатора.

– математическая модель ёмкости; [С] – Фарад (Ф)

Ток опережает напряжение на 90˚ по фазе

Принцип работы конденсаторов основан на способности накапливать электрический заряд на своих обкладках при приложении к ним разности потенциалов.

Конденсаторы подразделяют:

· По назначению:
- фильтровые;
- термокомпенсирующие;
- подстроечные;
- блокировочные.

· По характеру изменения ёмкости:
- постоянные;
- переменные;
- полупеременные.

· По материалу диэлектрика:
- с газообразным диэлектриком:
- переменные и полупеременные воздушные;
- постоянные газонаполненные.
- с жидким диэлектриком:
- маслонаполненные;
- с синтетической жидкостью.
- с твёрдым диэлектриком:
- с неорганическими диэлектриками (керамические, слюдяные, стеклянные);
- с органическими диэлектриками (бумажные, плёночные);
- с оксидным диэлектриком (электролитические, алюминиевые, танталовые).

· По эксплуатационным характеристикам:
- высоко- и низкочастотные;
- высоко- и низковольтные;
- термо- и влагостойкие;
- высоконадёжные.

· По способу защиты:
- открытые;
- герметизированные;
- лакированные;
- агрессивные.

· По конструкции:
- пакетные;
- трубчатые;
- дисковые;
- рулонные;
- многопластинчатые.

Основные параметры конденсаторов:

· Номинальная ёмкость

· Класс точности

· Стабильность ёмкости

· Температурный коэффициент ёмкости

· Частотные свойства

При последовательном включении конденсаторов ,

при параллельном

Конденсатор электролитический обладает самой большой емкостью. Используется в фильтрах питания и в переходных конденсаторах, где изменение емкости на 20 – 30% не играет определяющей роли. Чем больше емкость, тем меньше пульсация (соединение конденсаторов).

Вариконды – конденсаторы, ёмкость которых в зависимости от приложенного напряжения может изменяться в 4-6 раз. Эти конденсаторы имеют резко нелинейную зависимость от температуры. Номинальная ёмкость определяется при U=5В, f=50 Гц. При увеличении напряжения ёмкость увеличивается и становится максимальной при U=80÷150 В. При дальнейшем увеличении напряжения, ёмкость начинает уменьшаться. Как правило, вариконды применяют в качестве усилителей тока (переменного и постоянного), в качестве умножителей частоты, в качестве стабилизаторов напряжения и генераторов импульсов.

Катушкой индуктивностиназывается идеализированный элемент, обладающий только свойством накопления энергии в его магнитном поле. Математическая модель:

, где – потокосцепление.

[L] – Генри (Гн).

Потокосцепление характеризует суммарный магнитный поток, пронизывающий участок цепи или индуктивную катушку.

индуктивное сопротивление цепи.

Связь между u и i определяется законом электромагнитной индукции:

Напряжение опережает ток на 90˚ по фазе.

Мощность:

Энергия магнитного поля индуктивности к моменту t определяется как интеграл:

Если магнитные потоки само- и взаимоиндукции двух катушек направлены в одну и ту же сторону, то такое включение называется согласным. При согласном включении конец одной катушки совпадает с началом другой, если они намотаны в одну сторону.

, где М – коэффициент взаимоиндукции (при согласном включении «+», при встречном – «-»).

, k – коэффициент связи между катушками .

Если .

При параллельном соединении катушек индуктивности .

Если .

Дроссель – катушка индуктивности с сердечником, который используется в качестве нагрузки либо как фильтр для сглаживания пульсаций.

- работающая ёмкость

Трансформатор –устройство, основанное на явлении взаимоиндукции и передающее электрическую энергию из одной цепи в другую без непосредственного контакта между ними.

В простейшем случае состоит из двух обмоток, связанных общим магнитным потоком Ф, который замыкается по воздуху или через сердечник.

- магнитный поток;

- ЭДС, наводимая этим магнитным потоком;

– эдс, наводимая в первичной и вторичной обмотках; W1 и W2 – число витков этих обмоток.

Коэффициент трансформации:

КПД трансформатора:

близок к 1 (90 – 95%)

Коэффициент нагрузки характеризует надежность работы. Показывает, какова в процентном отношении реальная нагрузка на данный элемент по сравнению с допустимой.

В зависимости от мощности и типа к резисторам могут прикладываться определенные значения напряжения. Это отношение значения реального параметра при сохранении высокой надежности, которое можно прикладывать к данному прибору, к максимальному значению, указанному в справочнике.

Для обычных резисторов ~ 0,65

Для конденсаторов ~ 0,7

Для проволочных резисторов ~ 0,75

Для кремниевых диодов ~ 0,5

Для германиевых диодов ~ 0,3

Для кремниевых транзисторов ~ 0,8

Для германиевых транзисторов ~ 0,4