background image

 

- 1 -

 

 

Warunkiem dopuszczenia do zdawania egzaminu jest zaliczenie 

ćwiczeń rachunkowych i ćwiczeń laboratoryjnych. 

•  Warunkiem zaliczenia ćwiczeń rachunkowych jest zaliczenie wszyst-

kich prac kontrolnych przeprowadzanych w ramach ćwiczeń oraz uzy-
skanie oceny średniej z odpowiedzi w czasie zajęć nie mniej niż 3,0. 
Nieobecności na więcej niż 2 ćwiczeniach rachunkowych wymaga za-
liczenia opuszczonych zajęć w ramach konsultacji. 

•  Warunkiem zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych jest zaliczenie 

wszystkich ćwiczeń. Zaliczenie pojedynczego ćwiczenia wymaga: 

‰

 

zaliczenia sprawdzianu z przygotowania do zajęć (w formie ustnej 
lub pisemnej), 

‰

 

wykonania pomiarów i uzyskania pozytywnej oceny ze sprawozda-
nia z ćwiczenia. 

 

Forma (tryb) egzaminowania 

 

•  Egzamin przeprowadzany jest w formie pisemnej i ustnej. Do części 

ustnej egzaminu dopuszczeni są studenci, którzy zaliczyli pozytywnie 
część pisemną. Egzamin pisemny obejmuje zestaw pytań i zadań. Za-
sady punktacji i kryteria oceny zostaną podane przed rozpoczęciem 
egzaminu. 

•  Istnieje możliwość zdawania egzaminu w terminie „zerowym” 

- warunek: zaliczenie ćwiczeń rachunkowych i ćwiczeń laboratoryj-
nych na co najmniej ocenę dobrą (4). 

 
 
UWAGA:  do laboratorium ZOiSE p. 81/S należy dostarczyć wykaz stu-

dentów grupy z podziałem na  zespoły. 

background image

 

- 2 -

1. OGÓLNE POJĘCIA I KLASYFIKACJA 

SYGNAŁÓW ELEKTRYCZNYCH 

 

1.1. KLASYFIKACJA I PARAMETRY SYGNAŁÓW 

 

W teorii obwodów i sygnałów 
PRZEBIEGI CZASOWE napięcia u
(t) lub prądu i(t) elektrycznego 
nazywamy SYGNAŁAMI ELEKTRYCZNYMI. 

 
Sygnały elektryczne mogą być  dowolnymi funkcjami rzeczywistymi 
czasu
, a więc zmiennej rzeczywistej t
 
 
Badając zmienności tych funkcji: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

SYGNAŁY ELEKTRYCZNE 

SYGNAŁY ZDETERMINOWANE 

Sygnałem zdeterminowanym nazywa-
my sygnał, którego wystąpienie moż-
na przewidzieć i opisać równaniem 
określającym jego wartość w dowol-
nej chwili czasu 

SYGNAŁY STOCHASTYCZNE 

Sygnałem stochastycznym nazywamy 
sygnał, którego wystąpienie ani war-
tości nie możemy przewidzieć. 

background image

 

- 3 -

KLASYFIKACJA SYGNAŁÓW 

 

 

SYGNAŁY ZDETERMINOWANE 

 

 

 

 

 

 

Energia E

x

 sygnału 

( )

dt

t

x

E

x

+

=

2

 

 

jest nieskończona lub nieokreślona

 

jest skończona  

 dla sygnałów 

o nieskończonym czasie trwania

 

Moc średnia P

x

 sygnału x

 

 

dla sygnałów impulsowych

 

Dla sygnału o czasie trwania 

Δ

 t

(t

1

, t

2

) 

( )

dt

t

x

E

t

x

=

Δ

2

 

( )

dt

t

x

P

x

=

τ

τ

τ

τ

2

2

1

lim

 

 

( )

dt

t

x

t

t

P

t

x

=

Δ

2

1

2

1

 

jest skończona.

 

   

O OGRANICZONEJ MOCY 

 

O OGRANICZONEJ ENERGII

 

 

 

 

Jeżeli warunek okresowości 

( ) (

)

T

t

x

t

x

t

T

+

=

>0

 

 

 

 

 

 

 

 

jest spełniony 

 

nie jest spełniony 

OKRESOWE

 

 

NIEOKRESOWE

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

   

 

HARMONICZNE 

 

ODKSZTAŁCONE 

 

 

background image

 

- 4 -

1.2. PODSTAWOWE WIELKOŚCI ELEKTRYCZNE 

 

NAPIĘCIE ELEKTRYCZNE 

Różnicę potencjałów dwóch punktów A i B pola elektrycznego nazy-

wamy 

napięciem elektrycznym  u  

między tymi punktami, 

 

B

A

AB

V

V

u

=

 (1.1) 

Ponieważ napięcie elektryczne 

 

(

)

BA

A

B

B

A

AB

u

V

V

V

V

u

=

=

=

 (1.2) 

jest wielkością skalarną opatrzoną znakiem, nazywamy je skalarem zwrot-
nym. Jednostką napięcia elektrycznego jest wolt (V). 
 

UWAGA:  Przyjmuje się,  że strzałka na-

pięcia związana z dwoma 
punktami  środowiska, posiada 
grot skierowany do punktu o 
wyższym potencjale (rys.1.1). 
Jeśli punkt, do którego skiero-
wany jest grot strzałki napięcia 
posiada potencjał niższy to 
oznacza,  że wartość tego na-
pięcia jest ujemna.
 

A

B

u

AB

V

A

V

B

V

A

V

B

 

Rys.1.1 Strzałkowanie napięcia 

 

background image

 

- 5 -

PRĄD ELEKTRYCZNY

 

Pod pojęciem prąd elektryczny, rozumiemy: 

•  zjawisko uporządkowanego ruchu ładunków elektrycznych 

przez badany przekrój poprzeczny środowiska występujące pod 
wpływem działającego pola elektrycznego; 

•  wielkość skalarną stanowiącą skrót terminu natężenie prądu 

elektrycznego

 

Natężeniem prądu elektrycznego  i

  nazywamy granicę stosunku ła-

dunku elektrycznego 

Δ

q przenoszonego przez cząstki naładowane w ciągu 

pewnego czasu 

Δ

t poprzez dany przekrój poprzeczny środowiska, do roz-

patrywanego czasu, gdy czas ten dąży do zera, tzn. 

 

t

d

q

d

t

q

i

t

=

Δ

Δ

=

→0

lim

 (1.3) 

Jednostką prądu elektrycznego jest amper (A), [i] = 1A = 1C/1s. 
 

UWAGA:  Prąd elektryczny jest skala-

rem zwrotnym – oznacza się 
go za pomocą strzałki o gro-
cie skierowanym do obszaru 
o niższym potencjale (strzałka 
prądu wskazuje umowny kie-
runek przepływu  ładunku do-
datniego), a więc prąd strzał-
kuje się odwrotnie niż napię-
cie (rys.1.2.). Zmiana zwrotu 
prądu lub napięcia jest rów-
noznaczna ze zmianą znaku 
tej wielkości.

 

 

u

i

środowisko w którym

występuje prąd

 

Rys.1.2 Strzałkowanie prądu 

 

background image

 

- 6 -

MOC I ENERGIA ELEKTRYCZNA

 

Z każdym elementem przewodzącym, oprócz prądu i oraz napięcia u

związana jest także moc p określona wzorem 

 

i

u

p

=

 (1.4) 

Ponieważ  u(t), i = i(t), zatem także p = p(t), co podkreśla się czę-

sto mówiąc 

moc chwilowa

. Jednostką mocy jest wat (W). 

 

Przy standardowym strzałkowaniu prądu oraz napięcia moc określona 

zależnością (1.4) jest mocą pobieraną przez element z otoczenia. 
 

Jeśli w chwili t

0 

0

)

(

0

>

t

p

 

(moc pobierana jest dodatnia) 

0

)

(

0

<

t

p

 

(moc pobierana jest ujemna) 

oznacza to, że moc jest faktycznie 

pobierana 

przez element z otoczenia 

oddawana 

przez element do otoczenia 

 
 

Energia pobrana

 przez element w przedziale czasu od t

1

 do t

2

 jest 

całką z mocy pobieranej. Oznaczając ją symbolem W(t

1

t

2

) piszemy: 

 

(

)

( )

dt

t

p

t

t

W

t

t

=

2

1

2

1

,

 (1.5) 

Jeśli

 

W(t

1

t

2

) > 0 

(energia pobierana jest dodatnia) 

W(t

1

t

2

) < 0 

(energia pobierana jest ujemna) 

oznacza to, że w przedziale czasu <

 

t

1

t

2

> element faktycznie 

pobrał 

energię z otoczenia 

oddał 

energię do otoczenia 

 

background image

 

- 7 -

1.3. UKŁAD I JEGO PROCESY ENERGETYCZNE 

 

Układem elektrycznym

 nazywamy taki układ fizyczny, w którym domi-

nują zjawiska elektryczne bądź magnetyczne lub 
też oba te zjawiska łącznie. 

 

Tab. 1.1. Rodzaje podstawowych zjawisk występujących w układzie elektrycznym 

Zjawisko fizyczne 

Opis 

Proces 

energetyczny 

GENERACJA 

wytwarzanie pola elektrycz-
nego - energii elektrycznej w 
układzie fizycznym na drodze 
przemian innych form energii 

Wytwarzania 

energii 

AKUMULACJA energii 

w polu magnetycznym 

powstawanie pola magne-
tycznego wokół przewodni-
ków z prądem 

AKUMULACJA energii 

w polu elektrycznym 

gromadzenie  ładunków elek-
trycznych na przewodnikach, 
pod wpływem pola elektrycz-
nego 

Gromadzenia 

energii 

DYSYPACJA 

rozpraszanie energii w prze-
wodnikach z prądem (np. 
zmiana energii prądu elek-
trycznego w energię cieplną) 

Rozpraszania 

energii 

 
 

background image

 

- 8 -

1.4. PARAMETRY PIERWOTNE UKŁADU 

 

Parametry pierwotne opisują podstawowe zjawiska fizyczne 

występujące w układzie elektrycznym

 

 

Przez parametry pierwotne (cechy fizyczne) układu elektrycznego ro-

zumiemy zbiór pewnych wielkości fizycznych, które charakteryzują jedno-
rodne właściwości układu objęte klasyfikacją podaną w tab.1.1. 

Parametry pierwotne (cechy fizyczne) są mierzalne. 

 
 

REZYSTANCJA  

R

 

Jest to wielkość fizyczna charakteryzująca zdolność układu do (jedno-

kierunkowej) zamiany energii elektrycznej na energię cieplną 
(DYSYPACJA - ROZPRASZANIE). 
 

Rezystancję można definiować w oparciu o moc rozpraszaną p

R

(t): 

 

( )

( )

t

i

t

p

R

R

df

2

=

 (1.6) 

Jednostką rezystancji jest om (

Ω). 

 

Często posługujemy się innym parametrem zwanym konduktancją G

związaną z rezystancją relacją 
 

R G = 1 

(1.7) 

jednostką konduktancji jest simens (S), [G] = 1S = 1

Ω

-1

background image

 

- 9 -

POJEMNOŚĆ  

C

 

Jest to wielkość fizyczna określająca zdolność układu do gromadzenia 

ładunku elektrycznego pod wpływem przyłożonego napięcia - lub inaczej 
do gromadzenia energii w polu elektrycznym (AKUMULACJA). W śro-
dowisku linowym (

ε

 = const.) 

 

.

const

u

q

C

df

=

=

 (1.8) 

Jednostką pojemności jest farad (F), [C] = 1C/1V = 1A

⋅1s/1V = 1F. 

 

Procesowi gromadzenia ładunku towarzyszy powstawanie i wzrost po-

la elektrycznego ładunków a zatem i narastanie energii w tym polu. Przy-
rost energii jest proporcjonalny do przyrostu ładunku: 
 

dq

u

dW

e

=

 (1.9) 

Zatem, jeśli ładunek narasta (w sposób dowolny) od "0" do wartości "Q
to, energia zakumulowana w polu elektrycznym wyniesie 

 

2

2

2

1

2

1

1

0

0

u

C

C

Q

dq

q

C

dq

u

W

Q

Q

e

=

=

=

=

 

 

 

( )

( )



=

=

t

u

C

t

W

u

C

W

e

e

2

2

2

1

2

1

 (1.10) 

i jest funkcją nieujemną, gdyż z założenia C 

≥0. 

 

background image

 

- 10 -

INDUKCYJNOŚĆ 

L

 

Jest to wielkość fizyczna charakteryzująca zdolność układu do wytwa-

rzania pola magnetycznego (gromadzenia energii w polu magnetycznym - 
AKUMULACJA). W środowisku liniowym (

μ

 = const.) 

 

.

const

i

L

df

=

=

Ψ

 (1.11) 

Jednostką indukcyjności jest henr (H), [L]=1Wb/1A=1V

⋅1s/1A=1Ω⋅1s=1H 

 

Procesowi powstawania pola magnetycznego towarzyszy wzrost ener-

gii tego pola, gromadzenie (akumulacja) energii. Przyrost energii jest pro-
porcjonalny do przyrostu strumienia tego pola: 
 

Ψ

d

i

dW

m

=

 (1.12) 

Zatem, jeśli strumień narasta od wartości "0" do wartości "

Ψ

" to, energia 

zakumulowana w polu magnetycznym wyniesie 

 

2

2

2

1

2

1

1

0

0

i

L

L

d

L

d

i

W

m

=

=

=

=

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

 

 

 

( )

( )



=

=

t

i

L

t

W

i

L

W

m

m

2

2

2

1

2

1

 (1.13) 

i jest funkcją nieujemną, ponieważ z założenia L 

≥0. 

 

background image

 

- 11 -

 

NAPIĘCIE ŹRÓDŁOWE 

u

0

 

Napięcie  źródłowe jest parametrem, występującego w układzie elek-

trycznym, procesu przemiany innego rodzaju energii (mechanicznej, che-
micznej,  świetlnej itp.) w energię elektryczną, a zatem jest parametrem 
opisującym własności generacyjne występujące w układzie. Tę  własność 
niezależną od innych uwarunkowań układu opisuje zależność 

 

0

u

u

i

=

 (1.14) 

Jednostką napięcia źródłowego jest wolt (V). 
 
 
 

PRĄD ŹRÓDŁOWY 

i

Z

 

Własności generacyjne układu elektrycznego mogą być również cha-

rakteryzowane parametrem nazywanym natężeniem prądu źródłowego lub 
krótko - prądem źródłowym. 

Wartość parametru zwanego prądem  źródłowym jest niezależna od 

stanu pracy układu elektrycznego, co zapiszemy w postaci 

 

Z

u

i

i

=

 (1.15) 

Jednostką prądu źródłowego jest amper (A). 
 

background image

 

- 12 -

1.5. OBWÓD ELEKTRYCZNY

 

 

OBWÓD ELEKTRYCZNY jest modelem układu elektrycznego, 

którym to modelu przy odpowiednim doborze elementów 

i sposobu ich wzajemnego oddziaływania (połączeń) zachodzą pro-
cesy zbliżone do rzeczywistych.

 

Zatem: 

Obwód elektryczny jest uporządkowanym zbiorem elementów. 

 

ELEMENT OBWODU

 to część obwodu niepodzielna pod względem 

funkcjonalnym bez utraty swych charaktery-
stycznych własności. 

 

ELEMENT IDEALNY

  jest to element obwodu, w którym zachodzi 

tylko jeden z dopuszczalnych procesów ener-
getycznych. 

 
 
Element ma wyróżnione zaciski, tj. punkty. Każdy z elementów komuni-
kuje się  (łączy się) z innymi elementami obwodu (otoczeniem) 
WYŁĄCZNIE za pośrednictwem zacisków (biegunów, końcówek prze-
wodów) - z wyjątkiem źródeł sterowanych. 
 

background image

 

- 13 -

ZACISKOWA KLASYFIKACJA ELEMENTÓW 

 

Klasyfikację elementów obwodu elektrycznego możemy prowadzić 

przyjmując różne kryteria. Jednym z podstawowych jest kryterium 
LICZBY POŁĄCZEŃ elementu z otoczeniem (liczba zacisków, końcó-
wek, biegunów) - rys.1.3. 
 

a)   DWÓJNIK - 

lub

zacisk

d)   WIELOBIEGUNNIK - 

b)   TRÓJNIK - 

lub

( -biegunnik)

m

1

2

3

m

 

 

Rys.1.3 Zaciskowa klasyfikacja elementów obwodu elektrycznego. 

 

background image

 

- 14 -

1.6. ELEMENTY IDEALNE OBWODU ELEKTRYCZNEGO

 

 

IDEALNY REZYSTOR 

IDEALNY REZYSTOR (rys.1.4) jest elementem o dwóch zaciskach, 

w którym zachodzi jedynie proces dysypacji energii elektrycznej. Oznacza 
to, że jest charakteryzowany tylko jednym parametrem pierwotnym - rezy-
stancją R

u

R

R

 

Rys.1.4. Idealny rezystor 

UWAGA: 

zakładamy, że rezystancja nie zależy od wartości i kierunku prądu

Przyjęte założenie oznacza, że między prądem i napięciem (parą 

wielkości zaciskowych

) idealnego rezystora występuje proporcjonalność 

wyrażona 

prawem Ohma

 

 

R

R

R

R

R

u

G

u

R

i

i

R

u

=

=

=

1

lub

 (1.16) 

Graficzny opis związku (1.16) nazywa się charakterystyką prądowo- 

napięciową idealnego rezystora liniowego (rys.1.5). 

0

u

R

 

Rys.1.5. Charakterystyka prądowo-napięciowa idealnego rezystora 

 

background image

 

- 15 -

IDEALNY KONDENSATOR 

IDEALNY KONDENSATOR (rys.1.6) jest dwójnikiem, w którym 

zachodzi jedynie proces akumulacji energii w polu elektrycznym. Charak-
teryzowany jest zatem tylko jednym parametrem pierwotnym - pojemno-
ścią C

u t

C

 

( )

C

i t

C

 

( )

 

Rys.1.6. Idealny kondensator 

UWAGA: 

wcześniej założyliśmy, że związek 
miedzy  ładunkiem a napięciem 
jest liniowy (wzór 1.8).

 

0

u

=

 

const.

 

Uwzględniając ww. założenie, można przedstawić  ładunek na okład-

kach kondensatora q następująco 

 

( )

( )

t

u

C

t

q

C

=

 (1.17) 

Przekształcając, otrzymuje się 

 

 

( )

( )

[

]

( )

dt

t

du

C

t

u

C

dt

d

t

i

C

C

C

=

=

 (1.18) 

stąd 

 

( )

( )

τ

τ

d

i

C

t

u

t

C

C

=

1

 (1.19) 

 

background image

 

- 16 -

IDEALNA CEWKA INDUKCYJNA 

IDEALNY CEWKA (rys.1.7) jest dwójnikiem, w którym zachodzi je-

dynie proces akumulacji energii w polu magnetycznym. Oznacza to, że 
opisuje ją tylko jeden parametr pierwotny - indukcyjność 

L

u t

L

 

( )

L

i t

L

 

( )

 

Rys.1.7. Idealna cewka indukcyjna 

UWAGA: 

wcześniej założyliśmy, że związek 
miedzy strumieniem magnetycz-
nym skojarzonym a prądem jest 
liniowy (wzór 1.11).

 

0

=

 

const.

Ψ

i

Ψ

 

Uwzględniając ww. założenie, można przedstawić strumień magne-

tyczny skojarzony 

Ψ

  następująco 

 

( )

( )

t

i

L

t

L

=

Ψ

 (1.20) 

Przekształcając i uwzględniając, że napięcie na zaciskach cewki  

 

( )

dt

d

t

u

L

Ψ

=

 (1.21) 

otrzymuje się 

 

( )

( )

[

]

( )

dt

t

i

d

L

t

i

L

dt

d

t

u

L

L

L

=

=

 (1.22) 

stąd 

 

( )

( )

τ

τ

d

u

L

t

i

t

L

L

=

1

 (1.23) 

background image

 

- 17 -

IDEALNE ŹRÓDŁO NAPIĘCIA 

Element o dwóch końcówkach (zaciskach), w którym zachodzi wy-

łącznie generacja energii uzewnętrzniająca się pod postacią napięcia  źró-
dłowego 

u

0

 (występującego pomiędzy zaciskami elementu), niezależnego 

od obciążenia (prądu w układzie), nazywamy IDEALNYM ŹRÓDŁEM 
NAPIĘCIA (rys.1.8). 

 

( )

( )

t

u

t

u

i

0

=

 (1.24) 

 

a)

0

i

u

u

0

źródło

(zwroty  

oraz zgodne)

u

0

(zwroty  

oraz  

przeciwne)

u

i

0

odbiornik

b)

u t

( )

i t

( )

u t

0

( )

 

Rys.1.8.  a) symbol graficzny idealnego źródła napięciowego, 

b) charakterystyka prądowo-napięciowa. 

 

UWAGI: 

•  Wyklucza się przypadek zwarcia zacisków. 
•  Prąd płynący przez źródło zależy od dołączonego do jego 

zacisków obciążenia. 

•  Przez pracę odbiornikową  źródła rozumiemy w sensie for-

malnym jedynie niezgodność zwrotów 

u

0

 oraz 

i

background image

 

- 18 -

IDEALNE ŹRÓDŁO PRĄDU 

Element o dwóch końcówkach (zaciskach), w którym zachodzi wy-

łącznie generacja energii uzewnętrzniająca się pod postacią prądu źródło-
wego 

i

Z

 niezależnego od obciążenia (napięcia na zaciskach), nazywamy 

IDEALNYM ŹRÓDŁEM PRĄDU (rys.1.9). 

 

( )

( )

t

i

t

i

Z

u

=

 (1.25) 

 

a)

0

i

u

źródło

odbiornik

b)

u t

( )

i t

( )

i t

Z

( )

i

Z

 

Rys.1.9.  a) symbol graficzny idealnego źródła prądu, 

b) charakterystyka prądowo-napięciowa. 

 

UWAGI: 

•  Wyklucza się przypadek rozwarcia zacisków. 
•  Napięcie jakie występuje na zaciskach idealnego źródła 

prądu jest złożoną funkcją tegoż prądu 

i

z

 oraz stanu układu 

elektrycznego dołączonego do zacisków źródła 

 

background image

 

- 19 -

1.7. MODELOWANIE UKŁADÓW 

 

MODELOWANIE SIECIOWE 

Pod pojęciem sieci rozumie się obwód elektryczny o znanej konfigu-

racji, tzn. o znanych elementach oraz o znanej strukturze połączeń tych 
elementów. 

Równania układu rozpatrywanego jako sieć uwzględniają równa-
nia wszystkich elementów oraz równania połączeń wynikające 
z podstawowych praw teorii obwodów. Nazywamy je równaniami 
sieciowymi lub mówimy, że tworzą one model sieciowy układu. 

 
UWAGI: 

•  Rozwiązanie równań sieciowych polega na wyznaczeniu prą-

dów lub napięć (lub prądów i napięć) w elementach tworzą-
cych sieć. Model sieciowy jest zatem modelem kompletnym 
uwzględniającym właściwości wszystkich elementów układu. 

•  Metody badania układów modelowanych sieciowo oraz wyzna-

czania ich rozwiązań nazywamy 

metodami sieciowymi

 

background image

 

- 20 -

MODELOWANIE ZACISKOWE 

Modelowanie zaciskowe polega na tym, że: 

•  w układzie wyróżnia się pewną liczbę zacisków, za pomocą których 

rozpatrywany układ może być połączony z otoczeniem (tj. innymi 
układami); 

•  wprowadza się pojęcie stanu zaciskowego układu, tj. zbioru prądów i 

napięć związanych z wyróżnionymi zaciskami układu; 

•  układ rozpatruje się względem jego zacisków i jego stanu zacisko-

wego, tzn. opisuje się go równaniami wiążącymi ze sobą prądy i na-
pięcia zaciskowe (tzw. równania zaciskowe). 

 

W modelowaniu zaciskowym układ może być rozpatrywany jako 

CZARNA SKRZYNKA

”, której wnętrze nie jest znane lub, z ja-

kichkolwiek względów nie jest dla nas interesujące. Zachowanie się 
układu jest opisywane i badane względem jego zacisków. 

 
UWAGI: 

•  Jeśli znana jest struktura wewnętrzna układu, to jego równania 

zaciskowe można otrzymać z równań sieciowych przez elimina-
cję prądów i napięć „wewnętrznych”, tzn. doprowadzając je do 
postaci, w której występują tylko prądy i napięcia zaciskowe. 

•  Metody badania układów modelowanych zaciskowo nazywamy 

metodami zaciskowymi

 
 

background image

 

- 21 -

1.8. KLASYFIKACJA ELEMENTÓW I UKŁADÓW 

 

ENERGETYCZNE KRYTERIUM KLASYFIKACJI 

 

Z uwagi na zjawiska dotyczące przemian energetycznych w układach 

elektrycznych wyodrębniliśmy uprzednio procesy akumulacji, dysypacji i 
generacji. 

Z uwagi na kierunek przepływu energii na drodze "otoczenie-element" 

(mając na uwadze wynik globalny tego przepływu) możemy ograniczyć 
się do dwóch podstawowych grup: 

 

1.  zjawiska pobierania energii z układu, 
2.  zjawiska oddawania energii do układu. 

 
Elementy zaliczane do pierwszej grupy nazywamy: 

PASYWNYMI (P) - BIERNYMI - NIEGENERUJĄCYMI. 

 
Elementy zaliczane do drugiej grupy nazywamy: 

AKTYWNYMI (A) - CZYNNYMI - SAMOGENERUJĄCYMI. 

 
 
 

background image

 

- 22 -

Ogólnym (uniwersalnym) kryterium oceny pasywności elementu, 

funkcjonującym nie tylko w odniesieniu do elementów idealnych ale rów-
nież i złożonych opisywanych zależnościami zaciskowymi bez znajomości 
struktury układu, jest kryterium całkowitej energii dostarczonej sformuło-
wane następująco: 
 

•  element jest pasywny "P" jeśli dla każdego dopuszczalnego stanu 

zaciskowego, energia doprowadzona do niego w przedziale czasu 
(-

 ; t] jest nieujemna, 

 

( ) ( )

P

d

i

u

W

t

=

0

τ

τ

τ

 (1.26) 

Element pasywny może pobierać energię z otoczenia, gromadzić  ją 
i oddawać do otoczenia. Energia oddana do otoczenia przez element 
pasywny nie może być jednak większa od energii poprzednio pobranej. 

 

•  element jest aktywny "A" jeśli istnieje taki dopuszczalny stan 

zaciskowy, że energia doprowadzona do niego w przedziale czasu 
(-

 ; t] jest ujemna. 

 

( ) ( )

A

d

i

u

W

t

<

=

0

τ

τ

τ

 (1.27) 

Element aktywny może oddać do otoczenia więcej energii niż z niego 
pobrał. 

 

background image

 

- 23 -

 

MODELE KLASY  

SLS

 

 

Obwód

 

S

kupiony

 –  napięcia i prądy nie są funkcją zmiennej położenia, 

a jedynie funkcją czasu.

 

 

L

iniowy

 – obwód spełniający zasadę  superpozycji / addytywności 

(*) i zasadę proporcjonalności / jednorodności (**) 

(

) (

)

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

2

1

2

1

2

2

1

1

t

r

t

r

t

x

t

x

t

r

t

x

t

r

t

x

+

+

 (*) 

)

(

)

(

)

(

)

(

t

r

A

t

x

A

t

r

t

x

 (**) 

gdzie:

 x(t) – wymuszenie, r(t) – odpowiedź obwodu 

 

Wymuszenie

 –  wielkość fizyczna stanowiąca ze-

wnętrzną przyczynę zjawisk badanych 
w danym układzie. 

Odpowiedź

    –  wielkość fizyczna charakteryzująca 

zjawisko powstałe w układzie pod 
wpływem wymuszenia. 

 

S

tacjonarny

 –  obwód, składający się z elementów, których  właści-

wości (opór, pojemność, indukcyjność) nie zmieniają 
się w czasie