Dipol electric

Dipol electric este o componentă electrică care are două terminale, și , ca urmare a legii ochiurilor de plasă , doar un singur electric portul . De exemplu, lămpile , întrerupătoarele , generatoarele , bateriile , diodele , LED-urile , rezistențele și motoarele sunt dipoli. În general, există două tipuri de dipoli:

De generatoarele care transformă o formă de energie în energie electrică și , astfel , poate permite curentului electric să curgă, este aproape întotdeauna dipoli activi.
Cele Receptoarele care transformă energia electrică într -o altă formă de energie. Acestea pot fi dipoli activi sau dipoli pasivi.

Clasificarea dipolilor

Se clasifică dipolii în funcție de caracteristica lor electrică , adică o curbă reprezentativă, fie a funcției , fie a funcției reciproce cu $u_ {D} = f (i_ {D}) \,$ $i_ {D} = f ^ {{- 1}} (u_ {D}) \,$

$u_ {D} \,$ : tensiune la bornele dipolului,
$i_ {D} \,$ : intensitatea curentului care curge prin dipol

Dipoli pasivi și activi

Dipolii pasivi au o caracteristică care trece prin origine ( u = 0; i = 0) și care este astfel încât produsul ui este strict pozitiv în afara originii (0, 0). În special, orice caracteristică în creștere care trece prin origine garantează pasivitatea. Cu excepția cazului particular al dispozitivelor complexe destinate să se comporte ca rezistențe negative , acestea pot consuma doar energie electrică.
Dipolii activi au o caracteristică care nu trece prin origine și o parte din puterea pe care o pun în joc nu corespunde efectului Joule.

Dipoli liniari

Acest nume ambigu acoperă două semnificații:

dipoli a căror caracteristică este o linie dreaptă,
dipoli pentru care funcția f : u D = f ( i D ) este o funcție diferențială cu coeficient constant.

Pentru dipoli neliniari pasivi, definim pentru un punct de operare dat :

rezistență statică : R S = U / I
rezistență dinamică : R D = d U / d I

Dipoli simetrici

Dipoli a căror caracteristică este simetrică în raport cu originea. Pentru acești dipoli, direcția de ramificare este irelevantă.

Impedanța unui dipol

Într- un regim de curent sinusoidal, comportamentul dipolilor depinde de frecvența f deci de pulsația ω = 2 π f

Definim impedanța unui dipol prin:

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

${\ displaystyle U _ {\ omega}}$ : valoarea RMS a tensiunii de pulsație ω la bornele dipolului
${\ displaystyle I _ {\ omega}}$ : valoarea efectivă a intensității curentului de pulsație ω prin dipol.

Dipoli liniari ideali

Sunt dipoli virtuali care răspund perfect la ecuații matematice cu coeficient constant. Dipolii reali sunt fie asimilați acestor dipoli ideali, fie considerați ca asociații particulare ale acestor dipoli ideali.

Dipoli pasivi ideali

Există patru dintre ele:

Cele Rezistențele pure

Respectă exact relația u = R i . cu constantă R indiferent de condițiile de utilizare.

În regim sinusoidal, impedanța lor complexă este, prin urmare, egală cu R

Cele mai inductori pure

Respectă exact relația

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

cu L constantă indiferent de condițiile de utilizare.

În regim sinusoidal, impedanța lor complexă este, prin urmare, egală cu j.Lω

Cele mai perfecte condensatori

Respectă exact relația

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

cu constantă C indiferent de condițiile de utilizare.

In schema lor de impedanță complexă sinusoidale este egal cu 1 / j.Cω .

Dipoli activi ideali

Sursele ideale de tensiune

Ele furnizează o tensiune continuă sau variabilă în timp, care este total independentă de curentul care curge prin ele.

Sursele ideale de curent

Acestea trebuie să fie traversate de un curent continuu sau variabil în timp total independent de tensiunea la bornele lor.

Proprietățile fizice ale dipolilor liniari

Când un set de acești dipoli este furnizat într- un regim de tensiune sinusoidală , curentul care trece prin el este, de asemenea, sinusoidal și de aceeași frecvență.
Factorul de putere al unui set de dipoli liniare este întotdeauna egal cu cosinusul defazajului a curentului în raport cu tensiunea ( cos cp )

Puterea consumată de un dipol electric

Un dipol traversat de un curent de intensitate și a cărui tensiune la bornele sale pune în joc o putere astfel încât . $eu \,$ $u \,$ $p \,$ $p = u \ cdot i \,$

Această putere corespunde puterii consumate când u și i sunt săgeți conform convenției receptorului (în direcția opusă) și puterii furnizate atunci când sunt săgeți cu convenția generatorului.

Note și referințe

(în) Derek Rowell și David N. Wormley, Dinamica sistemelor: o introducere , Prentice-Hall,1997, 592 p. ( ISBN 0-13-210808-9 ) , p. 93.
Trebuie remarcat faptul că un dipol electric, deși are cel puțin un port electric, poate avea alte porturi, de exemplu un port termic pentru a materializa fenomenele disipative.
(în) Chua LO și Green DN " Proprietăți grafice-teoretice ale rețelelor dinamice neliniare " , Tranzacții IEEE pe circuite și sisteme , vol. 23, nr . 5,Mai 1976, p. 292-312

Articol asociat

Dipol electrostatic