4.2. Классификация электрических токов и напряжений

Элементы цепи выполняют свое назначение, когда цепь замкнута и в ней имеет место направленное движение носителей электрических зарядов — электрический ток.

Величина или сила электрического тока определяется количеством электричества (зарядом), проходящего сквозь поверхность, равную поперечному сечению проводника, в единицу времени.

Электрический ток, величина и направление которого остаются неизменными, называют постоянным током (рис.4.1, а) и обозначают прописной буквой I. Если заtсекунд прошлоqкулонов электрического заряда, то сила постоянного тока

I = q/t

Отсюда заряд, который переносит постоянный ток за время t,

q = It

Электрический ток, величина или направление которого не оста­ются постоянными, называют изменяющимся или переменным током. Значения изменяющегося тока в рассматриваемый момент времени называют мгновенными значениями и обозначают строчной буквой i. Токi связан с зарядомqи временемtсоотношением

i=dq/dt

За промежуток времени от 0 до tизменяющийся ток переносит заряд

q=∫₀^t idt

Основной электрической единицей в Международной системе единиц измерения (СИ) является единица силы тока Ампер (А). Заряд в этой системе измеряется в Ампер-секундах (А*с), или Кулонах (Кл). Заряд в 1 Кл соответствует заряду 6,29-10¹⁸ электронов. При токе в 1 А через поперечное сечение проводника в 1 с проходит заряд, равный заряду 6,29*10¹⁸электронов.

Формы кривых изменяющихся токов весьма разнообразны. Доминирующее значение среди них имеют периодические токи. Периодическими называют такие токи, мгновенные значения которых повторяются через равные промежутки времени. Наименьший промежуток времени, по истечении которого мгновенные значения тока повторяются, называют периодами обозначают буквой Т. Число периодов в одну секунду называют часто­той периодического тока; частоту измеряют в Герцах (Гц) и обозначают буквой f.Частота и период связаны соотношением

F=1/T

Токи, изменяющиеся по гармоническому закону, называют синусоидальными токами (рис. 4.1, б). Общепринято синусоидальные токи называть переменными то­ками, хотя было бы целесообразнее переменными токами называть любые изменяющиеся токи.

Если закон изменения мгновенных значений периодического тока отличен от гармонического, то такой ток называют несинусоидальным током (рис.4.1, в). Наибольшее значение синусоидального тока называют амплитудой и обозначают прописной буквой Iс нижним индексомm(I_m). Наибольшее значение несинусоидального тока обозначают строчной буквойiс нижним индексомmax(i_max).

Постоянные или изменяющиеся токи возникают в электрических цепях под действием э. д. с, возбуждаемых в источниках в процессе преобразования в них какого-либо вида энергии в электрическую энергию. Э.д.с. и напряжения в соответствии с законом изменения их мгновенных значений называют постоянными, изменяющимися, синусоидальными и несинусоидальными. Постоянные э.д.с. и напряжения обозначают прописными буквами ЕиU, а изменяющиеся э.д.с. и напряжения — строчными буквамиеии.

Совокупность величин, характеризующих воздействие на цепь э.д.с и возникающих в результате этого воздействия напряжений и токов, определяет режим работы электрической цепи и ее элементов.