Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка):
U1 = U2 (1.2)
Практический интерес представляет случай, когда все элементы образуют замкнутый контур (рис. 1.16). Предположим, что в точке P находится единичный точечный заряд. При перемещении заряда по контуру его потенциальная энергия изменяется на каждом элементе. При возвращении в исходную точку P потенциальная энергия заряда принимает свое первоначальное значение. Это позволяет сделать вывод, что потенциальная энергия не зависит от траектории пути электрического заряда. (Данный вывод справедлив при условии, что можно пренебречь изменениями магнитного поля внутри рассматриваемого контура; влияние эффекта наводимых магнитных полей будет проанализировано при рассмотрении индуктивности.) Иными словами, сделанный вывод означает, что сумма напряжений в замкнутом контуре равна нулю:
O=SU1 (1.3)
і
где і - номер элемента.
Данная формула (1.3) является математическим описанием закона Кирхгофа для напряжения и одним из выражений закона сохранения энергии.
При использовании формулы необходимо обращать внимание на знак напряжения (1.3). Действие закона Кирхгофа можно рассмотреть на примере параллельного включения элементов. На рис. 1.1а показан простейший замкнутый контур, состоящий из двух элементов.
P , V1 _
- V3 +
а) б)
Рис 1.1. Параллельное (а) и последовательное (б) включение элементов, образующих замкнутый контур
Под электрическим током понимается упорядоченное движение электрических зарядов, проходящих через определенную точку. Единицей измерения тока является кулон в секунду (К/с), или ампер (А). В дальнейшем будем рассматривать ток, проходящий по проводнику или через элемент схемы. Как и в случае с напряжением, необходимо обращать внимание на знак: положительное направление протекания тока будет обозначаться стрелкой. Приведенное выше определение тока применим для случая последовательного включения элементов цепи (рис. 1.2а). Если нет никаких утечек тока при его прохождении по цепи, то
fW) Ь МИР РАДИОСВЯЗИ
величина тока, протекающего через оба элемента, будет одинаковой, что позволяет записать следующее выражение:
I1 = I2 1 (1.4)
где I - традиционное обозначение тока. В узле (т^очке, к которой подключены несколько элементов, - см. рис. 1.26) при условии, что в нем не накапливается заряд, положительный ток нескольких элементов должен быть компенсирован отрицательным током остальных, что позволяет записать следующее выражение:
O = Il (1.5)
Данное соотношение можно сформулировать следующим образом: сумма токов в узле должна быть равна нулю. Это математическое описание закона Кирхгофа для тока, который является одной из форм закона сохранения заряда. Рассмотреть действие закона Кирхгофа для токов можно на примере последовательного включения элементов цепи (см. рис. 1.2а, где показан простейший узел).
а) б)
Рис. 1.2. Последовательное включение элементов цепи (а) и узловая точка включения нескольких элементов (б)
Так как напряжение выражается через отношение энергии к заряду, а ток характеризует проходящий заряд за единицу времени (или скорость потока зарядов), то можно определить мощность путем умножения величины тока на величину напряжения. Зависимость для электрической мощности P записывается следующим образом:
P = UI - (1.6)
Единицей измерения мощности является ватт (Вт).
Радиопередатчик излучает в эфир радиоволны через антенну. В акустических системах энергия излучается диффузором динамика в виде звуковых волн. Электрическая энергия может также переходить в тепловую, расходуясь, например, на нагрев, что требует очень внимательного контроля за температурным режимом отдельных элементов схемы.
1.2. Частота
В радиотехнике часто используют радиосигналы (далее - просто сигналы), напряжения и токи которых изменяются во времени по закону косинуса:
1.2. ЧАСТОТА |~2Т]
U(t) = Upcos(27ift)
I(t) = Ip COS(27Cft)
(1.7)
(1.8)
где f - частота колебаний сигнала, 2п - период колебаний, Up и 1р - амплитудные (пиковые) значения напряжения и тока. Между циклической f и угловой со частотами существует связь: 2nf = со. Единицей измерения частоты является герц (Гц). Данная единица измерения получила свое название в честь немецкого физика Германа Герца, который первым продемонстрировал опыты с радиоволнами. Один герц есть частота такого периодического процесса, который повторяется каждую секунду. Часто выбор положения нулевой точки (начала отсчета при измерении параметров сигнала) на шкале времени не имеет значения. Если сместить начало периода колебаний на шкале времени на четверть периода (я/4), то функция косинуса становится функцией синуса. То есть при желании в формулах (1.7) и (1.8) можно заменить косинус на синус.
Наблюдая сигнал синусоидальной формы на экране осциллографа, невозможно точно измерить его амплитуду. Это связано с тем, что трудно точно определить нулевой уровень отсчета амплитуды сигнала. Поэтому на экране осциллографа обычно измеряют двойную амплитуду сигнала, так называемый размах амплитуды Upp (рис. 1.3), или двойное амплитудное значение.
Рис. 1.3. Амплитуда и размах сигнала
