Фізичні процеси в електричних ланцюгах

Електромагнітне поле є носієм енергії, вона зосереджена як всередині, так і зовні проводів. Тому для розгляду фізичних процесів в електричних ланцюгах в повному обсязі необхідно провести розрахунок і повне дослідження електромагнітного поля на заданій ділянці ланцюга.

Для того щоб провести даний аналіз, використовують диференціальні поняття і параметри, які характеризують електромагнітне поле в досліджуваної точці. Математичний опис електромагнітного поля на підставі диференціальних понять – це складне завдання.

Як правило, будь-яка електрична ланцюг складається з однорідних окремих ділянок. У такому випадку існує можливість описати процеси на окремих ділянках ланцюга за допомогою інтегральних понять з точністю інженерних розрахунків.

Завдяки застосуванню в розрахунках електричного кола інтегральних понять можна отримати порівняно прості рішення задач з допустимою похибкою.

У будь-який електричного кола одночасно можна спостерігати такі фізичні процеси:

  • процес генерування електроенергії, який відбувається в генераторах в результаті перетворення механічної, хімічної та інших видів енергії в електричну;
  • процес трансформації електричної енергії в інші види енергії, які протікають в приймачах енергії;
  • процес повернення або накопичення електричної енергії в обсязі магнітного поля;
  • процес повернення або накопичення електричної енергії в обсяг електричного поля.

Всі перераховані вище фізичні процеси, які відбуваються в електричних ланцюгах, притаманні всім елементам ланцюга. Вага вони протікають одночасно і зв’язуються між собою законами збереження електричної енергії.

При розрахунку процесів електричного кола її можна представити у вигляді умовної схеми або схеми заміщення, яка складається з композиції ідеальних елементів. Кожен схемний елемент відображає певний процес електричного кола. Таких елементів п’ять:

Ідеальний джерело напруги електрорушійної сили Е. Даний елемент схеми генерує постійну величину ЕРС на своїх висновках. Вона не залежить від електричного струму. Характеризується напругою.

Ідеальний джерело електричного струму J. Це елемент схеми електричного кола, який генерує в ній постійний струм. Він не залежить від напруги на затискачах. Характеризується струмом.

Ідеальний резистор R. Даний схемний елемент, в якому здійснюється процес трансформації електричної енергії в інші види енергії. Він має символьне позначення і характеризується опором.

Ідеальна котушка індуктивності L. У цьому елементі схеми електричного кола здійснюється тільки процес повернення або накопичення електроенергії в магнітному полі. Елемент характеризується індуктивністю.

Ідеальний конденсатор C. В даній схемі елементі відбувається процес повернення або накопичення енергії в електричному полі . Він характеризується ємністю.

Кожен елемент електричного кола, що представлений на схемі заміщення, відображається одним або декількома схемними елементами. Це залежить від необхідності врахування тих фізичних процесів, які протікають в конкретному елементі.

Наприклад, лампа розжарювання на схемі електричного кола представлена ​​одним елементом – резистором R, оскільки світлова і теплова енергія більше енергії електромагнітного поля. На схемі комбінація обмотка електромагнітного реле представлена ​​двома елементами R і L, а двухпроводная лінія – комбінацією з шести схемних елементів, які враховують всі фізичні процеси в ній комплексно.

ПОДІЛИТИСЯ: