Основные понятия теории цепей

Каждый раздел математики начинается с законов, постулатов, аксиом и других понятий, которые используются для доказательства теорем, составляющих содержательную часть данного раздела. Так и для абстрактных технических дисциплин, к которым относится теория цепей, предварительно должны быть приняты (оговорены) некоторые основополагающие понятия.

При математическом моделировании реальных устройств используются идеализированные элементы (или компоненты), отображающие основные свойства их реальных аналогов. Для описания элементов используют четыре физические величины: напряжение, ток, заряд, потокосцепление.

Полный набор идеализированных элементов, позволяющих составить и математически описать эквивалентную схему электротехнического или электронного устройства любой степени сложности, называют элементным базисом. Совокупность определенным образом соединенных базисных элементов образует электрическую цепь, но которой протекает электрический ток (отсюда название «цепи»). Электрическую цепь будем отождествлять с эквивалентной схемой устройства, которая содержит источники входных сигналов, вспомогательные элементы, выполняющие необходимые функциональные преобразования, и приемники преобразованных сигналов или нагрузку.

Элементный базис теории цепей содержит большое количество различных элементов: пассивные двухполюсники, линейные четырехполюсники, управляемые и неуправляемые источники энергии, операционные усилители, компараторы, управляемые ключи и др. В большинстве случаев базисными элементами служат двухполюсники. Даже такие многополюсные (с большим числом выводов) компоненты устройств, как трансформаторы, многоэлектродные электронные лампы, транзисторы, а также управляемые источники моделируют с их помощью. Выделяют два вида двухполюсников:

• • пассивные двухполюсники, к которым относят резистивные, емкостные и индуктивные двухполюсники;
• • активные двухполюсники, представляющие собой источники энергии, которые создают на пассивных элементах электрической цепи напряжения и токи.

В этой главе ограничимся рассмотрением пассивных двухполюсников и неуправляемых источников энергии. Другие базисные элементы будут вводиться по мере изучения дисциплины.