Электрические величины. 
Электротехника и электроника

Их природа изучается в курсах физики. Поэтому ограничимся краткими сведениями об электрических величинах. К основным электрическим величинам относятся ток и напряжение, так как через эти величины выражаются все характеристики и параметры реальных устройств.

Электрический ток i{t) можно представить как упорядоченное направленное движение зарядов, например электронов, прошедших через поперечное сечение проводника в единицу времени (рис. 1, д):

Напряжение u (t) можно представить двумя способами:

=> как изменение энергии Avc при переносе элементарного заряда Ас/ в проводящих компонентах (средах);

=> как скорость изменения потокосцепления i|/(A), создаваемого в магнитных компонентах (соедах):

a).

Рис. 1. Понятие тока и напряжения

Если некоторый участок цени представить в виде двухполюсника, то ток ассоциируется с движением зарядов через его полюса, а напряжение— с разностью потенциалов на полюсах (рис. 1,6). Две другие величины — заряд q (t) и потокосцеплен и с |/(/) — связаны с током и напряжением с помощью соотношений (1) и (3).

Энергия, затрачиваемая на перемещение заряда q в двухполюснике (рис. 1,6) с напряжением и, может быть представлена на основании (2) и (1) как функция времени:

Нижний предел интегрирования t₀ = -°° (математический прием) соответствует начальному состоянию, для которого энергия равна нулю.

Мощность является важной электрической величиной, которая характеризует скорость изменения энергии во времени:

Определим мощность гармонических колебаний.

как спеднюю энергию за период Т:

где U"" Фи, In" Ф/ — соответственно амплитуда и начальная фаза напряжения и тока; со = 2п!Т ср = |Ф</ - Ф/|.

Мощность Р_л называется активной мощностью. Для гармонических колебаний в теории цепей вводятся понятия:

=> реактивной мощности:

=> полной мощности:

Все приведенные выше электрические величины (за исключением полной мощности P_s) являются скалярными (алгебраическими) величинами, которые могут принимать положительные (+) или отрицательные (-) значения. Положительный знак величины соответствует пассивным двухполюсникам, потребляющим энергию (или мощность), отрицательный — активным двухполюсникам, с помощью которых моделируются источники энергии. При проведении анализа знак тока и напряжения задается произвольным образом и помечается на схеме стрелкой, при этом: => положительному значению (направлению) тока соответствует движение электронов навстречу стрелке;

=> положительному значению (направлению) напряжения соответствует полярность, показанная на рис. 1Д.

=> отрицательные значения, полученные в результате анализа, соответствуют противоположному направлению протекания тока и противоположной полярности напряжения.