1.1. Въведение
Електрическата верига е устройство или съвкупност от устройства за преобразуване, разпределение или пренасяне на електромагнитна енергия или информация. Електромагнитните процеси в тази съвкупност могат да се опишат с помощта на интегралните скаларни характеристики: ток и напрежение. Една проста електрическа верига е показана на фиг. 1.1.
Електрическият ток представлява движение на електрически заряд. Той може да се разглежда като дискретна траектория, като например метален проводник с определена големина и посока, свързана с този проводник. Токът е мярка за скоростта с, с която електрическият заряд преминава през дадена точка в определена посока. Връзката между тока i(t), заряда q(t) и времето t е:
i(t)=dq(t)/dt
като токът се измерва в ампери (А), зарядът се измерва в кулони (С), времето t в секунди (s) и 1 ампер = кулон/секунда (1А=C/s).
Ако токът не се променя с времето, то той се нарича постоянен ток. Основен вид на променливия ток е синусоидалният ток.
Посоката на тока се характеризира със знака на тока. Идеята за положителен или отрицателен ток има смисъл, ако неговата посока се сравнява с предварително избрана положителна (референтна) посока. Тази посока се избира произволно и обикновено се обозначава със стрелка
.
Посоката на тока спрямо тока се отбелязва със стрелка (виж фиг. 1.2).
След като се запишат уравненията за веригата при спазване на определени правила (правилата ще бъдат определени по-нататък) и ако за даден ток се получи положителна числена стойност, то това означава, че приетата предварително посока е “действителната” посока. Ако получената числена стойност за тока е отрицателна, то това означава, че “действителната” посока е обратната на приетата отначало посока (вж. примера от фиг. 3.1).
Преместването на електрическия заряд в един проводник изисква изразходването на определена енергия. Тази енергия е за сметка на външна електромагнитна сила, която се представя от батерията на фиг. 1.1. Тази електромагнитна сила е известна като напрежение или потенциална разлика. Напрежението
между две точки a и b от една електрическа верига е необходимата енергия (или работа), необходима за преместване на единица заряд от a до b, математически:
където w е енергията в джаули (J), а q е зарядът в кулони (C). Напрежението се измерва във волтове (V):
1 волт = 1 джаул/кулон = 1 нютон.метър/кулон
(1 V = 1 J/C = Nm/C).
Елементите на една верига са два основни вида:
a) източници (генератори) на електромагнитна енергия или информация;
б) консуматори на електромагнитна енергия или информация;
Връзката между тези два вида елементи обикновено се осъществява посредством проводници. За опростяване на анализа се приема, че проводниците са идеални, тоест липсват загуби в тях.
