ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ, совокупность источников, приёмников электрич. энергии и соединяющих их проводов. Кроме этих элементов, в Э. ц. могут входить выключатели, переключатели, предохранители и др. электрич. аппараты защиты и коммутации, а также измерит, и контрольные приборы. В Э. ц. осуществляются передача, распределение и преобразование электрической (электромагнитной) или др. видов энергии, связанные с наличием в цепи электрического тока, разности потенциалов, электродвижущей силы (эдс) и т. п. В источниках осуществляется преобразование к.-л. вида энергии в электрическую, приёмники преобразуют электрич. энергию в тепловую, механич. и др. Режим Э. ц. характеризуется значениями токов и напряжений на всех участках. Связь между токами, эдс и напряжениями в Э. ц. описывается законами Кирхгофа (см. Кирхгофа правила). Осн. элементы Э. ц.: резисторы, в к-рых электрич. энергия преобразуется в тепловую, индуктивности катушки, запасающие энергию в магнитных полях токов, проходящих в их обмотках, и конденсаторы электрические, накапливающие энергию в электрич. полях зарядов на обкладках.

Э. ц. наз. цепью с сосредоточенными параметрами, если каждый из её элементов может быть отнесён к одной точке цепи. Процессы в таких цепях описываются обыкновенными дифференциальными ур-ниями. Э. ц. наз. цепью с распределёнными параметрами, если необходимо учитывать геометрия, размеры её элементов. Такие цепи описываются дифференциальными ур-ниями в частных производных.

Э. ц. наз. линейной, если она состоит из элементов, у к-рых зависимость между током и напряжением, током и потокосцеплением, зарядом и напряжением линейная. В противном случае Э. ц. наз. нелинейной. Для линейных Э. ц. законы Кирхгофа записываются в виде системы линейных ур-ний, в результате решения к-рой определяется режим работы Э. ц. В линейных Э. ц. справедлив суперпозиции принцип. Расчёт нелинейных Э. ц. производится графич. или численными методами с использованием приближения и интерполирования функций.

Различают Э. ц. постоянного тока и Э. ц. переменного тока, среди последних наиболее распространены цепи гармонич. тока. В них эдс и токи представляют собой синусоидальные функции времени одной частоты. При расчёте режимов Э. ц. гармонич. тока пользуются символич. методом. Большое распространение получили трёхфазные цепи. Э. ц. можно представить в виде соединения двухполюсников (источники, приёмники электрич. энергии), четырёхполюсников (линии связи, усилители, трансформаторы и др.) или многополюсников (сумматоры ЭВМ, запоминающие устройства и др.). Понятие Э. ц. применяют в электротехнике, радиотехнике, автоматике, бионике и др.

Лит.: Основы теории цепей. 4 изд., М., 1975. П. В. Ермуратский.

измерения электрич. величин: электрич. напряжения, электрич. сопротивления, силы тока, частоты и фазы переменного тока, мощности тока, электрич. энергии, электрич. заряда, индуктивности, электрич. ёмкости и др. Э. и.- один из распространённых видов измерений. Благодаря созданию электротехнич. устройств, преобразующих различные неэлектрич. величины в электрические, методы и средства Э. и. используются при измерениях практически всех физ. величин. Область применения Э. и.: науч. исследования в физике, химии, биологии и др.; технологич. процессы в энергетике, металлургии, хим. промышленности и др.; транспорт; разведка и добыча полезных ископаемых; метеорологич. и океа-нологич. работы; мед. диагностика; изготовление и эксплуатация радио и телевизионных устройств, самолётов и космич. аппаратов.

Большое разнообразие электрич. величин, широкие диапазоны их значений, требования высокой точности измерений, разнообразие условий и областей применения Э. и. обусловили многообразие методов и средств Э. и. Измерение "активных" электрич. величин (силы тока, электрич. напряжения и др.), характеризующих энергетич. состояние объекта измерений, основывается на непосредств. воздействии этих величин на средство Э. и. и, как правило, сопровождается потреблением нен-рого кол-ва электрич. энергии от объекта измерений (см. Амперметр, Векторметр, Вольтметр, Лого-метр, Ваттметр, Счётчик электрический, Частотомер). Измерение "пассивных" электрич. величин (электрич. сопротивления, его комплексных составляющих, индуктивности, тангенса угла диэлектрических потерь и др.), характеризующих электрич. свойства объекта измерений, требует возбуждения объекта измерений посторонним источником электрич. энергии и измерения ответной реакции (см. Омметр, Мегомметр, Индуктивности измерители, Ёмкости измеритель, Добротности измеритель).

Методы и средства Э. и. в цепях постоянного и переменного тока существенно различаются. В цепях переменного тока они зависят от частоты и характера изменения величин, а также от того, какие характеристики переменных электрич. величин (мгновенные, действующие, максимальные, средние) измеряются. Для Э. и. в цепях постоянного тока наиболее широко применяют измерит. магнитоэлектрические приборы и цифровые измерительные устройства. Для Э. и. в цепях переменного тока - электромагнитные приборы, электродинамические приборы, индукционные приборы, электростатические приборы, выпрямительные электроизмерительные приборы, осциллографы, цифровые измерит, приборы. Нек-рые из перечисленных приборов применяют для Э. и. как в цепях переменного, так и постоянного тока (см. Электроизмерительный комбинированный прибор).

Значения измеряемых электрич. величин заключаются примерно в пределах: силы тока - от 10 ^-16 до 10⁵а, напряжения - от 10^-9 до 10⁷ в, сопротивления - от 10~⁸ до 10¹⁶ ом, мощности - от 10^-16вт до дес. Гвт, частоты переменного тока - от 10^-3 до 10¹² гц. Диапазоны измеряемых значений электрич. величин имеют непрерывную тенденцию к расширению. Измерения на высоких и сверхвысоких частотах, измерение малых токов и больших сопротивлений, высоких напряжений и характеристик электрич. величин в мощных энергетич. установках выделились в разделы, развивающие специфич. методы и средства Э. и. (см. Радиоизмерения, Диэлектрические измерения, Высоких напряжений техника, Импульсная техника, Импульсная техника высоких напряжений). Расширение диапазонов измерений электрич. величин связано с развитием техники электрич. измерит, преобразователей, в частности с развитием техники усиления и ослабления электрич. токов и напряжений (см. Электрических сигналов усилитель, Делитель напряжения, Шунт, Измерительный трансформатор). К специфич. проблемам Э. и. сверхмалых и сверхбольших значений электрич. величин относятся борьба с искажениями, сопровождающими процессы усиления и ослабления электрич. сигналов, и разработка методов выделения полезного сигнала на фоне помех.

Пределы допускаемых погрешностей Э. и. колеблются приблизительно от единиц до 10^-4 %. Для сравнительно грубых измерений пользуются измерительными приборами прямого действия. Для более точных измерений используются методы, реализуемые с помощью мостовых и компенсационных электрич. цепей (см. Компенсационный метод измерении, Потенциометр, Мост измерительный).

Применение методов Э. и. для измерения неэлектрич. величин основывается либо на известной связи между неэлектрич. и электрич. величинами, либо на применении измерительных преобразователей {датчиков). Для обеспечения совместной работы датчиков с вторичными измерит. приборами, передачи электрич. выходных сигналов датчиков на расстояние, повышения помехоустойчивости передаваемых сигналов применяют разнообразные электрич. промежуточные измерит, преобразователи, выполняющие одновременно, как правило, функции усиления (реже, ослабления) электрич. сигналов, а также нелинейные преобразования с целью компенсации нелинейности датчиков. На вход промежуточных измерит, преобразователей могут быть поданы любые электрич. сигналы (величины), в качестве же выходных сигналов наиболее часто используют электрич. унифицированные сигналы постоянного, синусоидального или импульсного тока (напряжения). Для выходных сигналов переменного тока используется амплитудная, частотная или фазовая модуляция. Всё более широкое распространение в качестве промежуточных измерит, преобразователей получают цифровые преобразователи.

Комплексная автоматизация науч. экспериментов и технологич. процессов привела к созданию комплексных средств Э. и.- измерит, установок, измерительно-информационных систем, а также к развитию техники телеметрии, радиотелемеханики.

Совр. развитие Э. и. характеризуется использованием новых физ. эффектов (напр., Джозефсона эффекта, Холла эффекта) для создания более чувствительных и высокоточных средств Э. и., внедрением в технику Э. и. достижений электроники, микроминиатюризацией средств Э. и., сопряжением их с вычислит, техникой, автоматизацией процессов Э. и., а также унификацией метроло-гич. и др. требований к ним. В СССР разработана агрегатированная система средств электроизмерит. техники - АСЭТ. С 1 июля 1978 введён в действие ГОСТ 22261-76 "Средства измерений электрических величин. Общие технические условия", регламентирующий единые технические, в частности метрологические, требования к средствам Э. и. (см. Измерительная техника).

Лит.: Электрические измерения. Средства и методы измерений. (Общий курс), под ред. Е. Г. Шрамкова, М., 1972; Основы электроизмерительной техники, под ред. М. И. Левина, М., 1972; И л ю к о в и ч А. М., Техника электрометрии, М., 1976; Шваб А., Измерения на высоком напряжении, пер. с нем., М., 1973; Электрические измерительные преобразователи, под ред. Р. Р. Харченко, М.- Л., 1967; Цапенко М. П., Измерительные информационные системы, М., 1974. В. П. Кузнецов.

электромагнитные колебания в системе проводников в случае, когда можно не учитывать электромагнитные поля в окружающем пространстве, а рассматривать только движения электрич. зарядов в проводниках. Обычно это возможно в г. н. квазистационарных системах с размерами, малыми по сравнению с длиной электромагнитной волны.