Elektrisk dipol

Den elektriske dipolen er en elektrisk komponent som har to terminaler, og som et resultat av maskeloven , bare en elektrisk port . For eksempel er lamper , brytere , generatorer , batterier , dioder , lysdioder , motstander og motorer dipoler. Det er vanligvis to typer dipoler:

De generatorer som konverterer en form for energi til elektrisk energi, og dermed kan tillate den elektriske strøm til å flyte, er det nesten alltid aktive dipoler.
De mottagere som omformer elektrisk energi til en annen form for energi. Dette kan være aktive dipoler eller passive dipoler.

Klassifisering av dipoler

Man klassifiserer dipolene i henhold til deres elektriske karakteristikk , det vil si en representativ kurve, enten av funksjonen eller av den gjensidige funksjonen med $u_ {D} = f (i_ {D}) \,$ $i_ {D} = f ^ {{- 1}} (u_ {D}) \,$

$u_ {D} \,$ : spenning ved terminalene på dipolen,
$i_ {D} \,$ : intensiteten av strømmen som strømmer gjennom dipolen

Passive og aktive dipoler

Passive dipoler har en egenskap som passerer gjennom opprinnelsen ( u = 0; i = 0) og som er slik at produktet ui er strengt positivt utenfor opprinnelsen (0, 0). Spesielt garanterer enhver økende egenskap som passerer gjennom opprinnelsen passivitet. Med unntak av det spesielle tilfellet med komplekse enheter ment å oppføre seg som negative motstander , kan de bare forbruke strøm.
Aktive dipoler har en egenskap som ikke går gjennom opprinnelsen, og en del av kraften de bringer i spill tilsvarer ikke Joule-effekten.

Lineære dipoler

Dette tvetydige navnet dekker to betydninger:

dipoler som karakteristisk er en rett linje,
dipoler der funksjonen f : u D = f ( i D ) er en differensialfunksjon med konstant koeffisient.

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

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

Symmetriske dipoler

Dipoles hvis karakteristikk er symmetrisk med tanke på opprinnelsen. For disse dipolene er forgreningsretningen irrelevant.

Impedans av en dipol

I et sinusformet strømregime avhenger dipolens oppførsel av frekvensen f derfor på pulsasjonen ω = 2 π f

Vi definerer impedansen til en dipol ved å:

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

${\ displaystyle U _ {\ omega}}$ : rms-verdi av pulsspenningen ω ved dipolens terminaler
${\ displaystyle I _ {\ omega}}$ : rms-verdien av intensiteten til pulsstrømmen ω gjennom dipolen.

Ideelle lineære dipoler

De er virtuelle dipoler som perfekt svarer på matematiske ligninger med konstant koeffisient. De virkelige dipolene blir enten assimilert til disse ideelle dipolene, eller betraktet som spesielle assosiasjoner av disse ideelle dipolene.

Ideelle passive dipoler

Det er fire av dem:

De motstander rene

De respekterer nøyaktig forholdet u = R i . med R konstant uansett bruksforhold.

I sinusformet regime er deres komplekse impedans derfor lik R

De induktorer rene

De respekterer forholdet nøyaktig

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

med L konstant uansett bruksforhold.

I sinusformet regime er deres komplekse impedans derfor lik j.Lω

De perfekte kondensatorene

De respekterer forholdet nøyaktig

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

med konstant C uansett bruksforhold.

I deres ordningen sinusformet kompleks impedans er lik 1 / j.Cω .

Ideelle aktive dipoler

De ideelle kildene til spenning

De leverer en kontinuerlig eller variabel spenning over tid som er helt uavhengig av strømmen som strømmer gjennom dem.

De ideelle kildene til strøm

De trenger å bli krysset av en likestrøm eller variabel over tid helt uavhengig av spenningen på terminalene.

Fysiske egenskaper til lineære dipoler

Når et sett av disse dipolene tilføres i et sinusformet spenningsregime, er også strømmen som går gjennom det sinusformet og med samme frekvens.
Den effektfaktor på et sett av lineære dipoler er alltid lik med cosinus til faseforskyvning av strømmen i forhold til spenningen (den cos φ )

Strøm forbrukt av en elektrisk dipol

En dipol krysset av en intensitetsstrøm og hvis spenning ved terminalene er, bringer i spill en kraft slik at . $Jeg \,$ $u \,$ $p \,$ $p = u \ cdot i \,$

Denne effekten tilsvarer strømmen som forbrukes når u og i blir pilt i henhold til mottakerkonvensjonen (i motsatt retning) og til strømmen som tilføres når de piles med generatorkonvensjonen.

Merknader og referanser

(in) Derek Rowell og David N. Wormley, System Dynamics: An Introduction , Prentice-Hall,1997, 592 s. ( ISBN 0-13-210808-9 ) , s. 93.
Det skal bemerkes at en elektrisk dipol, selv om den har minst en elektrisk port, kan ha andre porter, for eksempel en termisk port for å materialisere de dissipative fenomenene.
(in) Chua LO og Green DN " Grafteoretiske egenskaper for ikke-lineære dynamiske nettverk " , IEEE Transactions on Circuits and Systems , vol. 23, n o 5,Mai 1976, s. 292-312

Relatert artikkel

Elektrostatisk dipol