Элементы электрической цепи, осуществляющие преобразование различных видов энергии в электромагнитную, называются источниками (генераторами), или активными элементами цепи.
Элементы, осуществляющие необратимое потребление электромагнитной энергии или ее накопление, являются пассивными элементами.
Пассивные элементы
Необратимое потребление энергии осуществляется в резистивном элементе R. При выбранных направлениях тока и напряжения, связь между ними выражается законом Ома , где R [Ом] – сопротивление элемента – параметр интенсивности потребления энергии.
Зачастую пользуются обратным соотношением: , где
– проводимость элемента, [Cм].
Накопление магнитной энергии осуществляется в индуктивном элементе (индуктивности) L [Гн], в котором при протекании изменяющегося во времени тока i изменяется потокосцепление и наводится ЭДС самоиндукции
(закон Фарадея - Максвелла), которая противодействует изменению потокосцепления, что учитывается знаком минус. Для преодоления ЭДС самоиндукции к зажимам индуктивного элемента необходимо от внешнего источника приложить равное, но противоположное по знаку напряжение
.
Процесс накопления энергии в электрическом поле осуществляется в емкостном элементе С, ток которого определяется скоростью изменения заряда на обкладках элемента, связанного с напряжением между обкладками выражением
,
где С – емкость элемента, определяющая интенсивность накопления энергии, [Ф].
Зависимости u(i) резистора, Ψ(i) индуктивной катушки, q(u) конденсатора т.е. характеристики элементов, в общем случае нелинейны. Обладающие такими характеристиками элементы называются нелинейными. Параметры нелинейных элементов зависят от величины напряжения и тока, а электрические процессы в них описывают нелинейные уравнения. При линейности соответствующей характеристики параметры R, L или С постоянны и элементы называются линейными. Цепь, составленная целиком из линейных элементов, называется линейной. Описывающие ее дифференциальные или алгебраические уравнения являются линейными.
Пассивные элементы могут быть линейными и нелинейными.
Активные элементы
Реальные источники энергии часто работают в одном из следующих режимов.
1. Во всем диапазоне допустимых значений тока напряжение на зажимах мало зависит от протекающего тока.