Электрические цепи с сосредоточенными параметрами

Равномерное распределение электрического и магнитного полей вдоль цепи наблюдается относительно редко. Обычно электрическое и магнитное поля локализованы в определенных областях. Точно также и преобразование электромагнитной энергии в тепловую бывает сосредоточено в основном на одном или нескольких участках цепи. Поэтому при рассмотрении процессов в электрических цепях принимаются следующие допущения:

· в зоне тепловыделения предполагается наличие устройства, рассеивающего электромагнитную энергию и называемое резистором, основным параметром, характеризующим резистор, является его активное сопротивление ;

· в области концентрации электрического поля предполагается наличие конденсатора - устройства, накапливающего электрический заряд, основным параметром конденсатора является его электрическая емкость ;

· в зоне локализации магнитного поля предполагается наличие катушки индуктивности - устройства, концентрирующего энергию магнитного поля, основным параметром катушки индуктивности является ее индуктивность .

При таком подходе в качестве объекта исследования выступает цепь с сосредоточенными параметрами, простейший вариант которой изображен на рисунке 3.2. Входящие в цепи с сосредоточенными параметрами элементы считаются идеальными, например, в катушке индуктивности это означает пренебрежение активным сопротивлением обмоточного провода ( = 0 ) и межвитковыми емкостями ( = 0).

Реальное устройство может не содержать ни резисторов, ни катушек индуктивности, ни конденсаторов. Тем не менее связь между током устройства и приложенным к нему напряжением может быть отражена с помощью понятий о сопротивлении, индуктивности и емкости. Эти параметры будем называть далее эквивалентными параметрами устройств.

Принятые допущения позволяют большинство электрических цепей рассматривать как цепи с сосредоточенными параметрами. Практически, определяющим фактором является скорость изменения напряжения в цепи, которая должна быть достаточно мала, чтобы можно было пренебречь величинами и вне конденсаторов и катушек индуктивности.

Если электрические сопротивления, индуктивности и емкости распределены по длине цепи, то такие электрические цепи называют цепями с распределенными параметрами. Примерами таких цепей являются линии электропередачи, кабельные линии.