Lineaarsed elektriahelad
Elektriahelat nimetatakse elementide kogumiks, mis moodustavad läbipääsuteed elektrit… Elektriahel koosneb aktiivsetest ja passiivsetest elementidest.
Aktiivseid elemente peetakse elektrienergia allikateks (pinge ja voolu allikad), passiivsete elementide hulka kuuluvad takistid, induktiivpoolid, elektrilised kondensaatorid.
Elektriahela elementide kvantitatiivseid omadusi nimetatakse selle parameetriteks... Näiteks konstantse pingeallika parameetrid on selle EMF ja sisemine takistus… Takisti parameeter on selle pooli takistus — induktiivsus L ja kondensaator — mahtuvus C.
Ahelasse antavat pinget või voolu nimetatakse töö- või sisendsignaaliks... Toimivaid signaale võib vaadelda kui aja erinevaid funktsioone, mis varieeruvad vastavalt mõnele seadusele z(T)... Näiteks z(T) võib olla konstantne, ajas muutuv. vastavalt perioodilisele seadusele või neil on perioodiline iseloom.
Meid huvitavas elektriahela osas välismõjude mõjul tekkivaid pingeid ja voolusid, mis on ühtlasi ka aja NS (T) funktsioonid, nimetame ahelreaktsiooniks ehk nädalavahetuse signaaliks.
Igal reaalse elektriahela passiivsel elemendil on teatud määral aktiivne takistus, induktiivsus ja mahtuvus. Et aga hõlbustada elektriahelas toimuvate protsesside uurimist ja selle arvutamist, asendatakse reaalne vooluahel idealiseeritud ahelaga, mis koosneb eraldi ruumiliselt eraldatud elementidest R, L, S.
Sel juhul leitakse, et vooluahela elemente ühendavatel juhtmetel puudub aktiivne takistus, induktiivsus ja mahtuvus. Sellist idealiseeritud vooluringi nimetatakse volditud parameetritega vooluringiks ja selle põhjal tehtud arvutused annavad paljudel juhtudel tulemusi, mida kogemus hästi kinnitab.
NSEKonstantsete parameetritega elektriahelad on sellised, milles takistite R takistused, mähiste L induktiivsus ja kondensaatorite C võimsus on konstantsed, sõltumata ahelas mõjuvatest vooludest ja pingetest. Selliseid elemente nimetatakse lineaarseteks.
Kui takisti R takistus voolust ei sõltu, siis väljendatakse pingelanguse ja voolu vahelise lineaarset seost Ohmi seadus ur = R NS ir ja takisti voolu-pinge karakteristikud (on sirgjoon (joon. 1, a).
Kui mähise induktiivsus ei sõltu väärtusest (selles voolavast voolust, siis mähise iseinduktsiooni voo ühendus ψ on selle vooluga otseselt võrdeline ψ= L NS il (joon. 1, b) .
Lõpuks, kui kondensaatori C mahtuvus ei sõltu plaatidele rakendatavast pingest uc, siis on plaatidele kogunenud laeng q ja pinge u° C omavahel ühendatud lineaarse seosega, mis on graafiliselt näidatud joonisel fig. 1,v.
Riis. 1. Elektriahela lineaarsete elementide karakteristikud: a — takisti voolu-pinge karakteristikud, b — vooühenduse sõltuvus mähises olevast voolust, c — kondensaatori laengu sõltuvus sellel olevast pingest.
Takistuse, induktiivsuse ja mahtuvuse lineaarsus on tingimuslik, sest tegelikkuses on kõik elektriahela reaalsed elemendid mittelineaarsed. Niisiis, kui vool läbib viimast takistit kuumeneb ja selle takistus muutub.
Voolu ülemäärane suurendamine ferromagnetilises mähises võib selle induktiivsust veidi muuta. Erinevate dielektrikutega kondensaatorite võimsus muutub ühel või teisel määral sõltuvalt rakendatavast pingest.
Elementide tavapärasel töörežiimil on need muutused aga tavaliselt nii ebaolulised, et neid ei pruugita arvutustes arvesse võtta ning selliseid elektriahela elemente peetakse lineaarseteks.
Lineaarseteks seadmeteks võib tinglikult lugeda ka transistoreid, mis töötavad režiimides, kui kasutatakse sirgjoonelisi sektsioone koos nende voolu-pinge karakteristikutega.
Lineaarsetest elementidest koosnevat elektriahelat nimetatakse lineaarseks elektriahelaks. Lineaarahelaid iseloomustavad voolude ja pingete lineaarsed võrrandid ning asendatud lineaarsed ekvivalentsed ahelad. Lineaarsed ekvivalentsed ahelad koosnevad lineaarsetest passiivsetest ja aktiivsetest elementidest, mille volt-ampri karakteristikud on lineaarsed.Protsesside analüüsimiseks kasutatakse lineaarsetes elektriahelates Kirchhoffi seadused.