Емкостные двухполюсники. 
Электротехника (теория электрических цепей)

Описание двухполюсников. Если в (1.2.2) использовать заряд и напряжение {q и), то можно получить два описания емкостных двухполюсников:

С помощью (1.2.7) вводится два вида емкостных двухполюсников (см. рис. 1.2.1, а, 6): емкость С и величина, обратная емкости С^-1, которую называют эластаисом (elastance — электрическая жесткость).

Часто вместо (1.2.7) для описания емкостных двухполюсников используют соотношения:

Связь между напряжением и током через неопределенный интеграл приводит к ошибке на постоянную составляющую напряжения, которая исключается с помощью следующего выражения:

где u (t) 1^.^ = 0; u (t₀) — напряжение в момент времени t = t₀. Во многих случаях t₀ = 0, т. е. является началом отсчета.

Свойства емкостных двухполюсников. Из (1.2.8) следует, что при воздействии на емкостный двухполюсник постоянного напряжения и = U = const ток i = 0, т. е. емкость не пропускает постоянный ток.

На основании (1.2.5) запишем выражение для энергии:

Здесь учтено, что напряжение на конденсаторе u (t)_t=__{= 0.}

_{Представим (1.2.9) в виде}

_{где Wq = CUq²/2 — значение энергии для некоторого момента времени t = t0, соответствующее напряжению u (t)t = to = = u (t0) = U0.}

Из (1.2.10) следует, что:

• • при увеличении и относительно U₀ емкостный двухполюсник запасает энергию, а при уменьшении и — отдает ее во внешнюю цепь;
• • при периодическом напряжении u (t) = u (t + 7) = f/₀, где Т — период, поэтому zv (t) = w (t + Т) = W и мощность Р_т = w (t) — w (t + Т) = 0. Следовательно, емкостный двухполюсник при периодическом воздействии не потребляет мощности.

Идеальные емкостные двухполюсники способны запасать и хранить (консервировать) энергию. Для пояснения такой способности воспользуемся рис. 1.2.2. Если к двухполюснику С при замкнутом ключе S (Switch) подвести постоянное напряжение и = ?/₀ (см. рис. 1.2.2, а), то в соответствии с вольт-кулонной характеристикой на двухполюснике установится постоянный заряд q = Qo (см. рис. 1.2.2, б). Так как Qo = const, ток в цепи отсутствует i = dQo/dt = 0. Поэтому после размыкания ключа (см. рис. 1.2.2, в) состояние двухполюсника С не изменится, т. е. на нем по-прежнему сохранится и = U₀ и q = QoБлагодаря этому свойству емкостные двухполюсники применяют в качестве элементов памяти при построении оперативной памяти цифровых систем.

Индуктивные двухполюсники. Описание двухполюсников. При использовании (см. рис. 1.2.1, а, б) в качестве воздействия и отклика пары величин «ток потокосцепление (г |/)» получим две разновидности базисных двухполюсников индуктивного типа.

где L — индуктивность, L ^[ —обратная величина индуктивности, или индуктивный эласганс.

Потокосцеплением называют суммарный поток Ф^, создаваемый всеми витками катушки индуктивности, т. е. полный поток, сцепленный со всеми витками катушки (см. рис. 1.2.1, з).

Как следует из (1.2.11), связь между током i (t) и напряжением u (t) для этих двухполюсников в произвольный момент времени t выражается следующими соотношениями:

где i (0L-oo = 0; i (t₀) — ток в момент времени t = ?₀.