Elektrický dipól

Elektrický dipól je elektrický komponent mající dva terminály, a jako výsledek zákona mesh , pouze jeden elektrický portu . Například lampy , spínače , generátory , baterie , diody , LED diody , rezistory a motory jsou dipóly. Obecně existují dva druhy dipólů:

Tyto generátory , které převádějí jednu formu energie na elektrickou energii, a proto může dovolit elektrický proud k toku, to je téměř vždy aktivní dipóly.
Tyto přijímače , které přeměňují elektrické energie na jiné formy energie. Může to být aktivní dipól nebo pasivní dipól.

Klasifikace dipólů

Jeden klasifikuje dipóly podle jejich elektrických charakteristik , to znamená reprezentativní křivky, buď funkce , nebo reciproční funkce s $u_ {D} = f (i_ {D}) \,$ $i_ {D} = f ^ {{- 1}} (u_ {D}) \,$

$u_ {D} \,$ : napětí přes dipól,
$i_ {D} \,$ : intenzita proudu protékajícího dipólem

Pasivní a aktivní dipóly

Pasivní dipóly mají charakteristiku, která prochází počátkem ( u = 0; i = 0) a která je taková, že ui produktu je mimo počátek přísně pozitivní (0, 0). Zejména jakákoli rostoucí charakteristika procházející počátkem zaručuje pasivitu. S výjimkou konkrétního případu složitých zařízení, která se mají chovat jako záporné rezistory , mohou spotřebovávat pouze elektrickou energii.
Aktivní dipóly mají charakteristiku, která neprochází původem a část síly, kterou do hry vnesou, neodpovídá Jouleovu efektu.

Lineární dipóly

Tento dvojznačný název zahrnuje dva významy:

dipóly, jejichž charakteristikou je přímka,
dipóly, pro které je funkce f : u D = f ( i D ) diferenciální funkcí s konstantním koeficientem.

Pro pasivní nelineární dipóly definujeme pro daný pracovní bod :

odpor statické : R S = U / I
dynamický odpor : R D = d U / d I

Symetrické dipóly

Dipóly, jejichž charakteristika je symetrická vzhledem k původu. U těchto dipólů je směr větvení irelevantní.

Impedance dipólu

V režimu sinusového proudu závisí chování dipólů na frekvenci f, tedy na pulzaci ω = 2 π f

Definujeme impedanci dipólu pomocí:

${\ displaystyle Z _ {\ omega} = {\ frac {U _ {\ omega}} {I _ {\ omega}}}}$ , s

${\ displaystyle U _ {\ omega}}$ : efektivní hodnota pulzního napětí ω na svorkách dipólu
${\ displaystyle I _ {\ omega}}$ : efektivní hodnota intenzity pulzního proudu ω přes dipól.

Ideální lineární dipóly

Jsou to virtuální dipóly, které dokonale odpovídají matematickým rovnicím s konstantním koeficientem. Skutečné dipóly jsou buď asimilovány do těchto ideálních dipólů, nebo jsou považovány za konkrétní asociace těchto ideálních dipólů.

Ideální pasivní dipóly

Existují čtyři z nich:

Tyto odpory Čisté

Respektují přesně vztah u = R i . s konstantou R bez ohledu na podmínky použití.

V sinusovém režimu je tedy jejich komplexní impedance rovna R.

Tyto induktory Čisté

Respektují vztah přesně

u = L \ cdot {\ frac {di} {dt}}

s konstantou L bez ohledu na podmínky použití.

V sinusovém režimu se tedy jejich komplexní impedance rovná j.Lω

K perfektní kondenzátory

Respektují vztah přesně

i = C \ cdot {\ frac {du} {dt}}

s konstantou C bez ohledu na podmínky použití.

V jejich schématu sinusové komplexní impedance se rovná 1 / j.Cω .

Ideální aktivní dipóly

Ideální zdroje napětí

Poskytují nepřetržité nebo proměnné napětí v čase, které je zcela nezávislé na proudu protékajícím nimi.

Ideální zdroje proudu

Vyžadují překonání stejnosměrného proudu nebo proměnné v čase zcela nezávislé na napětí na jejich svorkách.

Fyzikální vlastnosti lineárních dipólů

Když je sada těchto dipólů napájena v režimu sinusového napětí, je proud, který jím prochází, také sinusový a stejné frekvence.
Účiník sady lineárních dipólů se vždy rovná kosinu fázového posunu proudu ve vztahu k napětí ( cos φ )

Energie spotřebovaná elektrickým dipólem

Dipólu prochází proudem intenzity a jehož napětí na jeho svorkách je přivádí do hry sílu tak, že . $já \,$ $u \,$ $p \,$ $p = u \ cdot i \,$

Tento výkon odpovídá spotřebě energie, když jsou šipky u a i šipkou podle konvence přijímače (v opačném směru), a energii dodávané, když jsou šipkou s konvencí generátoru.

Poznámky a odkazy

(in) Derek Rowell a David N. Wormley, System Dynamics: An Introduction , Prentice-Hall,1997, 592 s. ( ISBN 0-13-210808-9 ) , str. 93.
Je třeba poznamenat, že elektrický dipól, i když má alespoň jeden elektrický port, může mít další porty, například tepelný port, aby se zhmotnily disipativní jevy.
(in) Chua LO and Green DN „ Graph-Theoretic Properties of Nonlinear Dynamic Networks “ , IEEE Transaction on Circuits and Systems , vol. 23, n o 5,Květen 1976, str. 292-312

Související článek

Elektrostatický dipól