Elektrisk dipol

Den elektriske dipol er en elektrisk komponent med to terminaler, og som et resultat af maskeloven kun en elektrisk port . For eksempel er lamper , afbrydere , generatorer , batterier , dioder , lysdioder , modstande og motorer dipoler. Der er generelt to slags dipoler:

De generatorer , der konverterer en form for energi til elektrisk energi, og dermed kan tillade den elektriske strøm til at flyde, det er næsten altid aktive dipoler.
De modtagere , der konverterer elektrisk energi til en anden form for energi. Dette kan være aktive dipoler eller passive dipoler.

Klassificering af dipoler

Man klassificerer dipolerne efter deres elektriske karakteristik , det vil sige en repræsentativ kurve, enten af funktionen eller af den gensidige funktion med $u_ {D} = f (i_ {D}) \,$ $i_ {D} = f ^ {{- 1}} (u_ {D}) \,$

$u_ {D} \,$ : spænding over dipolen,
$i_ {D} \,$ : intensiteten af strømmen, der strømmer gennem dipolen

Passive og aktive dipoler

Passive dipoler har en egenskab, der passerer gennem oprindelsen ( u = 0; i = 0), og som er sådan, at produktet ui er strengt positivt uden for oprindelsen (0, 0). Især garanterer enhver stigende egenskab, der passerer gennem oprindelsen, passivitet. Bortset fra det særlige tilfælde af komplekse enheder beregnet til at opføre sig som negative modstande , kan de kun forbruge elektrisk strøm.
Aktive dipoler har en egenskab, der ikke går gennem oprindelsen, og en del af den kraft, de bringer i spil, svarer ikke til Joule-effekten.

Lineære dipoler

Dette tvetydige navn dækker to betydninger:

dipoler, hvis egenskab er en lige linje,
dipoler, for hvilke funktionen f : u D = f ( i D ) er en differentieret funktion med konstant koefficient.

For passive ikke-lineære dipoler definerer vi for et givet driftspunkt :

den modstand statiske : R S = U / I
dynamisk modstand : R D = d U / d I

Symmetriske dipoler

Dipoles, hvis egenskab er symmetrisk med hensyn til oprindelsen. For disse dipoler er forgreningsretningen irrelevant.

Impedans af en dipol

I et sinusformet strømregime afhænger dipolernes opførsel af frekvensen f derfor af pulsationen ω = 2 π f

Vi definerer impedansen af en dipol ved at:

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

${\ displaystyle U _ {\ omega}}$ : rms-værdi af pulsationsspændingen ω ved dipolens terminaler
${\ displaystyle I _ {\ omega}}$ : rms-værdi af intensiteten af pulsationsstrømmen ω gennem dipolen.

Ideelle lineære dipoler

De er virtuelle dipoler, der perfekt svarer på matematiske ligninger med konstant koefficient. De virkelige dipoler assimileres enten med disse ideelle dipoler eller betragtes som særlige associeringer af disse ideelle dipoler.

Ideelle passive dipoler

Der er fire af dem:

De modstande rene

De respekterer nøjagtigt forholdet u = R i . med R konstant uanset anvendelsesbetingelserne.

I sinusformet regime er deres komplekse impedans derfor lig med R

De spoler rene

De respekterer forholdet nøjagtigt

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

med L konstant uanset anvendelsesbetingelserne.

I sinusformet regime er deres komplekse impedans derfor lig med j.Lω

De perfekte kondensatorer

De respekterer forholdet nøjagtigt

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

med konstant C uanset anvendelsesbetingelserne.

I deres ordning sinusformet komplekse impedans er lig med 1 / j.Cω .

Ideelle aktive dipoler

De ideelle kilder til spænding

De leverer en kontinuerlig eller variabel spænding over tid, der er helt uafhængig af strømmen, der strømmer gennem dem.

De ideelle kilder til strøm

De skal krydses af en jævnstrøm eller variabel over tid helt uafhængig af spændingen ved deres terminaler.

Fysiske egenskaber ved lineære dipoler

Når et sæt af disse dipoler leveres i et sinusformet spændingsregime, er strømmen, der passerer gennem det, også sinusformet og med samme frekvens.
Den effektfaktor af et sæt af lineære dipoler er altid lig med cosinus af faseforskydningen af den nuværende i forhold til spænding (den cos φ )

Strøm forbrugt af en elektrisk dipol

En dipol, der krydses af en intensitetsstrøm, og hvis spænding ved dens terminaler bringer en effekt, sådan at . $jeg \,$ $u \,$ $p \,$ $p = u \ cdot i \,$

Denne effekt svarer til den forbrugte strøm, når u og i piles i henhold til modtagerkonventionen (i den modsatte retning) og til den strøm, der leveres, når de piles med generatorkonventionen.

Noter og referencer

(i) Derek Rowell og David N. Wormley, System Dynamics: An Introduction , Prentice-Hall,1997, 592 s. ( ISBN 0-13-210808-9 ) , s. 93.
Det skal bemærkes, at en elektrisk dipol, selvom der har mindst en elektrisk port, kan have andre porte, for eksempel en termisk port til at materialisere de dissipative fænomener.
(in) Chua LO og Green DN " Grafteoretiske egenskaber ved ikke-lineære dynamiske netværk " , IEEE-transaktioner på kredsløb og systemer , vol. 23, nr . 5,Maj 1976, s. 292-312

Relateret artikel

Elektrostatisk dipol