Двухполюсные активные элементы
Мощность характеризует скорость изменения энергии W(t), т. е.
р(t)=dW(t)/dt
Энергия, поступившая в цепь,
где t — переменная интегрирования.
Если для любого момента времени t энергия W(t)³0, то соответствующий двухполюсный элемент является потребителем энергии и называется пассивным.
Активный двухполюсник генерирует энергию. Для такого двухполюсника W(t)<0.
Если на рис. 1.1 изменить положительное направление тока на противоположное, то интеграл
будет определять генерируемую энергию. В этом случае W(t)>0 соответствует источнику (активному двухполюснику), a W(t)£0 — потребителю энергии (пассивному двухполюснику).
Реальным источникам энергии можно поставить в соответствие двухполюсные схемные элементы: источник э. д. с. (напряжения) и источник тока.
Источник э. д. с. Источник э. д. с. (напряжения) характеризуется величиной э. д. с. е(t), равной напряжению, т. е. разности потенциалов на зажимах при отсутствии тока через источник. Э. д. с. определяют как работу сторонних сил, присущих источнику, на перемещение единичного положительного заряда внутри источника от зажима с меньшим потенциалом к зажиму с большим потенциалом.
Напряжение и(t) на зажимах реального источника э. д. с. зависит от тока через источник. Если этой зависимостью можно пренебречь, т. е. если напряжение на зажимах источника равно э. д. с. при любом токе через источник и(t)=е(t), то источник э. д. с. называют идеальным. Обозначение идеального источника э. д. с. дано на рис. 1.2, а; стрелка внутри кружка указывает положительное направление действия сторонних сил в источнике (положительное направление э. д. с.).
Источник, у которого э. д. с.
е(t)=E=const,
называют источником постоянной э. д. с. В противном случае источник называют источником переменной э. д. с. У источника постоянной э. д. с., изображенного на схеме, начало (конец) стрелки, указывающей положительное направление э. д. с. E>0 (рис. 1.2, а), соответствует отрицательному (положительному) зажиму. Возможно также изображение источника постоянной э. д. с., показанное на рис. 1.2, б.
Метод эквивалентного генератора
Метод эквивалентного генератора, основанный на теореме об активном двухполюснике (называемой также теоремой Гельмгольца-Тевенена), позволяет достаточно просто определить ток в одной (представляющей интерес при анализе) ветви сложной линейной схемы, не находя токи в остальных ветвях. Применение данного метода особенно эффективно, когда требуется определить значения тока в некоторой ветви для различных значений сопротивления в этой ветви в то время, как в остальной схеме сопротивления, а также ЭДС и токи источников постоянны.
Теорема об активном двухполюснике формулируется следующим образом: если активную цепь, к которой присоединена некоторая ветвь, заменить источником с ЭДС, равной напряжению на зажимах разомкнутой ветви, и сопротивлением, равным входному сопротивлению активной цепи, то ток в этой ветви не изменится.
