Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка):
Величину R, можно вычислить и по принципиальной схеме. Если в схеме имеется источник питания (напряжения или тока), то U0 и I, будут пропорциональны величине напряжения или тока источника. Это означает, что наклон графика зависимости напряжения от тока не изменится, если величину параметра, характеризующего источник, уменьшить до нулевого значения (прямая на рис. 2.8, проходящая через начало координат). Значение сопротивления, которое соответствует условию нулевого параметра источника, называется внутренним сопротивлением.
[Ж] 2. ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
Наклон прямой
определяет зночение Rs для исходной схемы
Ноклон прямой определяет значение внутреннего
сопротивления источника питония
Рис 2.8. Напряжение и ток схемы источника питания
Примечание к рис. Тангенс угла наклона графика представляет внутреннее сопротивление источника питания R5. Также на рисунке приведена зависимость напряжения от тока для случая, когда внутренний источник отключен. Тангенс угла наклона этого графика соответствует величине входного сопротивления. Таккакуглы наклона обоих графиков одинаковы, то величиной внутреннего сопротивления будет R5.
В качестве примера определим параметры эквивалентной схемы Тевенина для делителя напряжения (рис. 2.9). Напряжение холостого хода U0 можно записать с помощью выражения (2.16):
Un = -
UR1
(2.20)
R1+R2
Для того чтобы определить внутреннее сопротивление, необходимо приравнять напряжение идеального источника питания к нулю (рис. 2.96), что эквивалентно режиму короткого замыкания. Следовательно, если заменить источник U коротко-замкнутой перемычкой, то в схеме останутся только два параллельно включенных резистора, которые и определяют величину внутреннего сопротивления, при этом
R5 = R1HR2 (2.21)
Теперь можно перейти к рассмотрению схемы Тевенина, изображенной на рис. 2.9в, - более простой по сравнению с исходной. Приведенная схема является эквивалентной, так как в нагрузке те же самые токи и напряжения, что и при работе схемы делителя напряжения. Для контроля необходимо рассчитать ток короткого замыкания, который образуется при закорачивании резистора R2 (рис. 2.9г):
I =U/R,
(2.22)
Если разделить U0 на I5, опять получим значение R5. Однако эквивалентная схема Тевенина не будет полностью идентична схеме исходного делителя, так как распределение токов и напряжений в схеме делителя не совпадают с распределением токов и напряжений в эквивалентной схеме Тевенина. Собственно говоря, они и не могут быть таковыми, поскольку эквивалентная схема имеет меньшее количество
2.5. КОНДЕНСАТОРЫ fW]
R1
R2
R2
R1IIR2
V R2 R1 +R2
R1
а) б) в) г)
Рік. 2.9. Определение параметров эквивалентной схемы Тевенина для делителя напряжения (а). Схема с отключенным источником для расчета внутреннего сопротивления R (б) и элементы эквивалентной схемы Тевенина (в). Расчет тока короткого замыкания I (г)
элементов. Практическим результатом ее применения являются идентичные напряжения и токи во внешней нагрузке. В качестве упражнения определите параметры эквивалентных схем замещения Тевенина и Нортона для схемы делителя токов. Для этого необходимо приравнять ток источника питания к нулю, чтобы найти внутреннее сопротивление. Это эквивалентно режиму холостого хода и означает, что при расчете источник тока будет заменен схемой холостого хода.
2.5. Конденсаторы
Напряжение на конденсаторе С пропорционально заряду. Это фундаментальное положение основывается на зависимости между зарядом и электрическим полем, определяемой законом Гаусса. Данная зависимость в корне отлична от рассмотренного случая с резистором, когда напряжение пропорционально току. По определению:
C = ^ (2.23)
где С - емкость, единицей измерения которой является фарада (Ф). Заряд можно представить в виде интеграла тока по времени:
Q(t) = jl(t)dt (2.24)
о
При анализе этого выражения необходимо быть осторожным, так как переменная t имеет двойную математическую зависимость. В качестве аргумента она входит в заряд Q(t) и в пределы интегрирования определенного интеграла. А в подынтегральном выражении переменная t также в качестве аргумента входит в значение тока I(t).
Обычно во избежание недоразумений производится замена переменных в подынтегральном выражении, чаще всего при этом используется переменная и. С математической точки зрения запись выражения становится более корректной, но менее понятной с точки зрения физики, так как действительной переменной
fSQ~\ 2. ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
в обоих случаях является время. Чтобы сохранить наглядность формулы, замена производиться не будет. Уравнение (2.23) можно представить в виде:
C =
}l(t)dt
(2.25)
На принципиальных схемах конденсатор изображается в виде двух параллельных пластин (рис. 2.10а). При параллельном включении нескольких элементов (рис. 2.106) в соответствии с законами Кирхгофа напряжения на всех конденсаторах имеют одно и то же значение, а результирующий ток определяется суммой токов, протекающих через каждый конденсатор.
I
: C1 : 12 : С2 :
I
Vl
Hh
Cl
V2
V3
С2
