ПЕРЕХО́ДНЫЕ ПРОЦЕ́ССЫ

ПЕРЕХО́ДНЫЕ ПРОЦЕ́ССЫ в элек­три­ческих це­пях, про­цес­сы ус­та­нов­ле­ния в элек­трич. це­пях но­во­го ре­жи­ма, ко­торый от­ли­ча­ет­ся от пре­ды­ду­ще­го к.-л. па­ра­мет­ром, напр. ам­пли­ту­дой, фа­зой, фор­мой или час­то­той дей­ст­вую­ще­го в це­пи на­пря­же­ния, зна­че­ния­ми па­ра­мет­ров це­пи. П. п. воз­ни­ка­ют при ком­му­та­ции (за­мы­ка­нии или раз­мы­ка­нии вы­клю­ча­те­лей), при об­ры­вах це­пи или ко­рот­ких за­мы­ка­ни­ях, при из­ме­не­нии па­ра­мет­ров це­пи и др. Фи­зич. при­чи­на П. п. – про­ис­хо­дя­щее из-за ком­му­та­ции пе­ре­рас­пре­де­ле­ние энер­гии в ка­туш­ках ин­дук­тив­но­сти и кон­ден­са­то­рах. Энер­гия элек­трич. и маг­нит­но­го по­лей в этих эле­мен­тах не мо­жет из­ме­нять­ся мгно­вен­но. Ток че­рез ка­туш­ку ин­дук­тив­но­сти и за­ряд (на­пря­же­ние) на кон­ден­са­то­ре не мо­гут из­ме­нять­ся скач­ком, по­это­му их зна­че­ния до и сра­зу по­сле ком­му­та­ции рав­ны.

Переходные процессы в электрической цепи: а – схема электрической цепи; б – графики зависимостей напряжения UC на конденсаторе и тока I в цепиот времени t.

Клас­сич. ме­тод ана­ли­за П. п. ос­но­ван на ре­ше­нии диф­фе­рен­ци­аль­ных урав­не­ний, опи­сы­ваю­щих из­ме­не­ния то­ков и на­пря­же­ний на уча­ст­ках элек­трич. це­пи в П. п. При этом со­став­ля­ют урав­не­ния со­стоя­ния элек­трич. це­пи по Ома за­ко­ну и Кирх­го­фа пра­ви­лам для мгно­вен­ных зна­че­ний на­пря­же­ний и то­ков, а так­же ис­поль­зу­ют на­чаль­ные ус­ло­вия, ко­то­рые учи­ты­ва­ют от­сут­ст­вие скач­ка то­ка в ка­туш­ках ин­дук­тив­но­сти и на­пря­же­ния на кон­ден­са­то­рах. Так, напр., урав­не­ние со­стоя­ния це­пи, со­дер­жа­щей ис­точ­ник по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния $U_0$, кон­ден­са­тор с элек­трич. ём­ко­стью $C$ и ре­зи­стор с элек­трич. со­про­тив­ле­ни­ем $R$ (рис., а), име­ет вид:$$RC\frac{dU_C}{dt}+U_C=U_0,$$ где $U_C$ – на­пря­же­ние на кон­ден­са­то­ре, $t$ – вре­мя. Ре­ше­ние дан­но­го урав­не­ния, опи­сы­ваю­щее П. п., име­ет вид (мо­мент ком­му­та­ции при­нят за на­ча­ло от­счё­та вре­ме­ни t=0): $$U_C(t)=U_0[1-\exp(-t/τ)],$$ где $τ=RC$ – по­сто­ян­ная вре­ме­ни $RC$-це­пи. Ток в це­пи при этом ра­вен:$$I(t)=\frac{U_0}{R}\exp(-t/\tau).$$ Гра­фи­ки за­ви­си­мо­стей $U_C(t)$ и $I(t)$ при­ве­де­ны на рис., б. Для бо­лее слож­ных элек­трич. це­пей ис­поль­зу­ют чис­лен­ные ме­то­ды рас­чё­та. Как вид­но из при­ве­дён­ных вы­ра­же­ний, дли­тель­ность П. п. тео­ре­ти­че­ски рав­на бес­ко­неч­но­сти, прак­ти­че­ски же она со­став­ля­ет $3–4τ$. Обыч­но не­об­хо­ди­мо наи­мень­шее вре­мя П. п. (им­пульс­ная тех­ни­ка, сис­те­мы ав­то­ма­тич. ре­гу­ли­ро­ва­ния и др.).

При П. п. на не­ко­то­рых уча­ст­ках элек­трич. це­пи мо­гут воз­ни­кать боль­шие на­пря­же­ния или то­ки (пе­ре­на­пря­же­ния и сверх­то­ки), ко­то­рые мо­гут вы­зы­вать про­бой изо­ля­ции и на­ру­шать ра­бо­ту уст­ройств вплоть до их вы­хо­да из строя. Пе­ре­на­пря­же­ния на отд. уча­ст­ках элек­трич. це­пи воз­ни­ка­ют при боль­шой ве­ли­чи­не ин­дук­тив­но­сти. Ес­ли в та­кой це­пи П. п. вы­зы­ва­ют­ся раз­мы­ка­ни­ем клю­ча, то ме­ж­ду его рас­хо­дя­щи­ми­ся кон­так­та­ми при оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях мо­жет воз­ни­кать ис­кро­вой или ду­го­вой раз­ряд. П. п. на­хо­дят и по­лез­ное прак­тич. при­ме­не­ние, напр. в элек­трич. ге­не­ра­то­рах. Изу­че­ние П. п. по­зво­ля­ет ус­та­но­вить, как ис­ка­жа­ют­ся элек­трич. сиг­на­лы при про­хо­ж­де­нии че­рез разл. уст­рой­ст­ва (уси­ли­те­ли, фильт­ры и др.), и име­ет важ­ное зна­че­ние в ра­дио­тех­ни­ке, элек­тро­ни­ке и элек­тро­тех­ни­ке.