obwód elektryczny

obwód elektryczny,

układ połączonych ze sobą elementów, umożliwiających przepływ prądu elektrycznego;

podstawowymi wielkościami charakteryzującymi obwód elektryczny są: opór elektryczny, napięcie elektryczne i natężenie prądu. Wielkości te są wzajemnie powiązane zależnością zwaną prawem Ohma; rozpływ prądów i sumowanie się napięć w obwodzie elektrycznym określają prawa Kirchhoffa; prawa te odgrywają podstawową rolę w analizie obwodów elektrycznych. Elementy wchodzące w skład obwodu elektrycznego dzieli się na czynne (źródła energii elektrycznej, np. akumulatory, ogniwa elektryczne, prądnice) oraz bierne (rezystory, kondensatory, cewki itp.). Elementy czynne charakteryzuje się zwykle 2 wielkościami: siłą elektromotoryczną E i oporem wewnętrznym ρ. Obwód elektryczny zbudowany z elementów (rezystorów, cewek, kondensatorów), których długość jest bardzo mała w porównaniu z długością fali elektromagnetycznej odpowiadającej częstotliwości prądu w obwodzie, nazywa się obwodem o stałych skupionych. Gdy elementy składowe obwodu elektrycznego są rozłożone w sposób ciągły wzdłuż całego obwodu (ich długość jest współmierna z długością fali elektromagnetycznej), obwód elektryczny nazywa się obwodem o stałych rozłożonych (przykładem takiego obwodu elektrycznego jest tzw. elektryczna linia długa). Ponadto rozróżnia się: obwody elektryczne liniowe (linearne), dla których zależności między wielkościami charakteryzującymi obwód można przedstawić za pomocą równań różniczkowych liniowych o stałych współczynnikach, oraz obwody elektryczne nieliniowe (nielinearne), do których nie można stosować tego opisu, a także obwody niezmienne i zmienne w czasie, tj. takie, których parametry (opór, indukcyjność, pojemność) odpowiednio nie zależą bądź zależą od czasu. Właściwości obwodów elektrycznych zmiennych w czasie można opisać za pomocą równań różniczkowych (liniowych lub nieliniowych), których współczynniki są funkcjami czasu. Gdy współczynniki te są okresowymi funkcjami czasu, obwód nosi nazwę parametrycznego. W telekomunikacji duże znaczenie mają obwody elektryczne służące do wytwarzania drgań elektrycznych o określonej częstotliwości (obwody rezonansowe). W teorii obwodu elektrycznego wyróżnia się układy podstawowe, najważniejsze z nich to dwójniki elektryczne i czwórniki elektryczne. Przy rozwiązywaniu obwodu elektrycznego stosuje się bardzo często rachunek operatorowy, a zwłaszcza przekształcenie (transformację) Laplace’a i przekształcenie Fouriera, oraz rachunek macierzowy. Pojęcie „obwód elektryczny” zostało sprecyzowane po raz pierwszy w pracach G.S. Ohma (w latach 20. XIX w.).

Kirchhoffa prawo: obwód elektryczny z dwoma węzłami (A,B), składający się z trzech oczek: I1 = I2 + I3; E = U1 – U2 = 0; E – U1 – U3 = 0; U2 – U3 = 0 (U1 = R1I1, U2 = R1I2, U3 = R3I3; za dodatni przyjęto zwrot napięć zgodny z kierunkiem ruchu wskazówek zegara)