Lineáris elektromos áramkörök
Az elektromos áramkört olyan elemek halmazának nevezzük, amelyek áthaladási utakat képeznek elektromosság… Egy elektromos áramkör aktív és passzív elemekből áll.
Az aktív elemek elektromos energiaforrásnak minősülnek (feszültség- és áramforrások), a passzív elemek közé tartoznak ellenállások, induktorok, elektromos kondenzátorok.
Egy elektromos áramkör elemeinek mennyiségi jellemzőit paramétereinek nevezzük... Például egy állandó feszültségű forrás paraméterei az EMF ill. belső ellenállás… Az ellenállás paramétere a tekercs ellenállása – L induktivitása és a kondenzátor – C kapacitása.
Az áramkörre betáplált feszültséget vagy áramot működési vagy bemeneti jelnek fogjuk nevezni… A mûködõ jeleket az idõ különbözõ függvényeinek tekinthetjük, amelyek valamilyen z(T) törvény szerint változnak… Például z(T) lehet állandó, idõben változó periodikus törvény szerint vagy időszakos jellegűek.
Az elektromos áramkör bennünket érdeklő részén külső hatások hatására fellépő feszültségeket és áramokat, amelyek egyben az NS (T) idő függvényei is, láncreakciónak vagy hétvégi jelnek nevezzük.
Valódi elektromos áramkör minden passzív elemének van bizonyos fokú aktív ellenállása, induktivitása és kapacitása. Az elektromos áramkörben zajló folyamatok tanulmányozásának és számításának megkönnyítése érdekében azonban a valós áramkört egy idealizáltra cseréljük, amely különálló R, L, S elemekből áll.
Ebben az esetben úgy tekintjük, hogy az áramkör elemeit összekötő vezetékeknek nincs aktív ellenállása, induktivitása és kapacitása. Az ilyen idealizált áramkört foldparaméteres áramkörnek nevezzük, és az erre épülő számítások sok esetben a tapasztalatok által jól igazolt eredményeket adnak.
NSEkonstans paraméterű elektromos áramköröknek nevezzük azokat az áramköröket, amelyekben az R ellenállások ellenállása, az L tekercsek induktivitása és a C kondenzátorok kapacitása állandó, független az áramkörben ható áramoktól és feszültségektől. Az ilyen elemeket lineárisnak nevezzük.
Ha az R ellenállás ellenállása nem függ az áramerősségtől, akkor a feszültségesés és az áram közötti lineáris összefüggést fejezzük ki Ohm törvénye ur = R NS ir, és az ellenállás áram-feszültség karakterisztikája (egyenes (1. ábra, a).
Ha a tekercs induktivitása nem függ az értéktől (a benne folyó áramtól, akkor a tekercs önindukciós fluxusának ψ bekötése ezzel az árammal egyenesen arányos ψ= L NS il (1. ábra, b) .
Végül, ha a C kondenzátor kapacitása nem függ a lemezekre adott uc feszültségtől, akkor a lemezeken felhalmozódott q töltés és az u° C feszültség lineáris összefüggésben van egymással összekötve, grafikusan az 1. ábrán látható. 1,v.
Rizs. 1. Az elektromos áramkör lineáris elemeinek jellemzői: a — az ellenállás áram-feszültség karakterisztikája, b — a fluxuscsatlakozás függése a tekercsben lévő áramtól, c — a kondenzátor töltésének függése a rajta lévő feszültségtől.
Az ellenállás, az induktivitás és a kapacitás linearitása feltételes, mert a valóságban az elektromos áramkör minden valós eleme nemlineáris. Tehát, amikor áramot vezet át az utolsó ellenálláson felmelegszik és az ellenállása megváltozik.
A ferromágneses tekercs áramának túlzott növelése kissé megváltoztathatja az induktivitását. A különböző dielektrikumú kondenzátorok kapacitása az alkalmazott feszültségtől függően ilyen vagy olyan mértékben változik.
Az elemek normál üzemmódjában azonban ezek a változások általában olyan jelentéktelenek, hogy előfordulhat, hogy nem veszik figyelembe őket a számításoknál, és az elektromos áramkör ilyen elemei lineárisnak minősülnek.
Azok a tranzisztorok, amelyek olyan üzemmódban működnek, amikor egyenes szakaszokat használnak áram-feszültség jellemzőikkel, szintén feltételesen lineáris eszközöknek tekinthetők.
A lineáris elemekből álló elektromos áramkört lineáris elektromos áramkörnek nevezzük. A lineáris áramköröket az áramok és feszültségek lineáris egyenletei és a helyettesített lineáris ekvivalens áramkörök jellemzik. A lineáris egyenértékű áramkörök lineáris passzív és aktív elemekből állnak, amelyek volt-amper karakterisztikája lineáris.A folyamatok elemzésére lineáris elektromos áramkörökben használják Kirchhoff törvényei.