Реальные пассивные элементы электрических цепей

Каждый из рассмотренных выше идеализированных элементов (R, C, L) имеет свой реальный прототип: резистор, индуктивную катушку, конденсатор. Эти реальные элементы, как правило, близки по своим свойствам к идеальным элементам. Однако, например, в области высоких частот, при повышенных напряжениях, при изменениях среды вокруг элементов реальные элементы следует представлять в виде усложненной схемы, содержащей идеальные резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы.

Эти схемы учитывают индуктивность выводов элементов, паразитные емкости между выводами, наличие потерь в диэлектриках и проводниках и т.п. Вследствие этого схемы замещения реальных элементов, в общем случае, состоят из идеализированных элементов различных типов.

Вид схемы замещения и параметры входящих в нее идеализированных элементов зависят от типа реального элемента, технологии его изготовления и других особенностей его конструкции.

Так, например, широко распространенная конструкция резистора (рис.1.11) имеет в качестве основы изолирующий материал, на который нанесен токонесущий слой R и использованы контакты в виде металлических колпачков с выводами.

Рис. 1.11. Конструкция резистора

Для такой конструкции (рис. 1.11) в области низких частот схема замещения будет совпадать с обозначением идеализированного резистора (рис. 1.1, а), включая в себя только сопротивление токонесущего слоя R. На высоких частотах схема замещения (эквивалентная) усложняется (рис.1.12).

Рис. 1.12. Эквивалентная схема резистора R на высоких частотах

В эквивалентной схеме резистора для высоких частот наряду с основным элементом токонесущего слоя R появились: индуктивность выводов L_В, индуктивность токонесущего слоя L_R и емкость между выводами С_В.

Для катушки индуктивности эквивалентная схема для низких частот представлена на рис. 1.13,а, а для высоких частот на рис.1.13,б.

Рис. 1.13. Эквивалентная схема катушки индуктивности:

а – на низких частотах; б – на высоких частотах

На низких частотах (рис. 1.13,а) в отличие от идеализированного элемента L в эквивалентной схеме имеется сопротивление R_L, отражающее наличие в проводе, из которого намотана катушка индуктивности, омического сопротивления R. На высоких частотах (рис. 1.13,б) в эквивалентную схему следует дополнительно включить емкость С_L, называемую междувитковой емкостью катушки индуктивности.

Для конденсатора С в эквивалентную схему в области высоких частот следует дополнительно включить сопротивление потерь в диэлектрике R_д и индуктивность выводов L_В (у электролитических и бумажных конденсаторов еще индуктивность намотки L_Н) (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Эквивалентная схема конденсатора на высоких частотах

Приведеные эквивалентные схемы реальных элементов (рис.1.12 - 1.14) могут быть усложнены, если потребуется учесть большее число факторов, влияющих на элементы в реальных условиях эксплуатации радиотехнических устройств.

Вместе с тем следует принимать во внимание, что излишнее усложнение эквивалентных схем существенно увеличивает трудоемкость расчетов.