Теория цепей является важнейшим инструментом, широко используемым в двух смежных направлениях науки и техники - электротехнике и радиоэлектронике. Эти два направления имеют между собой много общего, построены на общей физической основе, но решают различные технические задачи. Основная задача электротехники - это производство и передача электрической энергии, преобразование ее в другие виды энергии, например в механическую, тепловую или световую. В радиоэлектронике решается широкий круг задач, связанных с использованием электрических явлений для передачи и обработки информации. Сюда в первую очередь относятся задачи связи, радиолокации и радионавигации, телеуправления, телеизмерения, автоматизации различных производственных процессов и многие другие. Не боясь преувеличений, можно сказать, что радиоэлектроника и электротехника являются ведущими отраслями науки и техники, имеющими исключительно важное значение для дальнейшего повышения производительности труда, материального благосостояния трудящихся, улучшения качества продукции и создания материально-технической базы коммунизма, т, е. для решения основных задач, поставленных перед партией и советским народом XXVI съездом КПСС.

Во всех электротехнических и радиоэлектронных устройствах независимо от их назначения и принципа действия имеют место одни и те же электромагнитные процессы, подчиняющиеся одним и тем же физическим законам.

Электромагнитные явления и устройства на их основе можно достаточно строго описать методами теории электромагнитного поля. В теории электромагнитного поля оперируют с векторными величинами, такими, как плотности токов, напряженности электрического и магнитного полей. Эта теория позволяет описать процессы в каждой точде электромагнитного поля с помощью дифференциальных уравнений в частных производных (уравненийМаксвелла).

етоды теории поля дают возможность рассмотреть в общем виде са-ые разнообразные явления в любых электротехнических и радиотехнических устройствах, в том числе в таких сложных, как антенны, "лноводы, электровакуумные и полупроводниковые приборы. В то

же время эти методы весьма сложны, трудоемки и на практике позволяют решить ограниченное число задач.

Для исследования широкого круга устройств можно применять упрощ,енные методы, так называемые методы теории цепей, основанные на замене реального устройства некоторой упрощенной моделью, процессы в которой описываются скалярными величинами-токами и напряжениями. Отдельные составные части (элементы) устройства при этом заменяют моделями, приближенно отражающими основные (в рамках penjacMOft задачи) свойства соответствующих элементов.

Разработка инженерных методов исследования процессов в электротехнических и радиоэлектронных устройствах, основанных на замене этих устройств упрощенными моделями, составляет предмет теории цепей.

•Однако методы теории электрических цепей вследствие принятых допущений и упрощений менее универсальны, чем методы теории поля, в частности их нельзя применять на достаточно высоких частотах, когда длина волны электромагнитных колебаний становится соизмеримой с размерами исследуемого устройства, а также при исследовании процессов излучения, распространения и приема радиоволн; ограничено применение методов теории электрических цепей в тех-, нике высоких напряжений, при определении параметров и построении упрощенных моделей различных элементов цепей. В этих случаях для исследования процессов, а также для оценки пределов применимости результатов, полученных с помоиью теории цепей, необходимо использовать методы теории электромагнитного поля.

Основные понятия теории цепей

§ 1,1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Электрическая цепь

Электрической цепью называется совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которой могут быть описаны с помощью понятий электродвижущей силы, тока и напряжения. Составные части (элементы) электрической цепи можно разделить на две группы: источники электрической энергии и приемники (нагрузка).

К источникам электрической энергии (первичным источникам) относятся различные устройства, в которых происходит преобразование химической, тепловой, механической и других видов энергии в электрическую. Источниками электрической энергии являются,- например, гальванические элементы, аккумуляторы, солнечные батареи, гидрогенераторы и т. п.

Приемники электрической энергии - это элементы электрической цепи, в которых происходит преобразование электрической энергии в другие виды энергии, а также запасание электрической энергии. Приемниками электрической энергии являются электрические двигатели, лампы накаливания, транзисторы, конденсаторы, индуктивные катушки, резисторы, передающие антенны, громкоговорители и др.

Особый класс электрических устройств представляют собой вторичные источники энергии, к которым относятся различные блоки питания, выпрямители, стабилизаторы, приемные антенны. В устройствах этого типа осуществляются различные преобразования электрических токов и напряжений, такие, как преобразование постоянного тока в переменный, выпрямление переменного тока, из.ме-нение напряжения и т. п. Вторичные источники получают электрическую энергию от первичных источнлков и по отношению к ним должны рассматриваться как приемники электрической энергии. В то же время по отношенЛо к остальной части иепи, которая получает электрическую энергию от вторичных источников, они могут рассматриваться как. источники.

Основные элементы электрической иепи - источники и приемники электрической энергии - соединяют между собой с помощью