Колебания в электрической цепи представляют собой «реакции» или «отклики» на приложенные к ней «воздействия» (иногда «возмущения»). По отношению к электрическим цепям воздействия аналогичны внешним вынуждающим силам в механических системах.
Воздействия в электрических цепях характеризуются заданными законами изменения во времени некоторых напряжений и (или) токов, действующих в цепи. Токи и напряжения в электрической цепи, обусловленные некоторым воздействием, будем называть реакциями цепи на это воздействие. Различают цепи линейные и нелинейные.
Линейными называют такие электрические цепи, у которых реакция пропорциональна воздействию. Пусть воздействие в виде напряжения 
вызывает в некотором произвольном выбранном устройстве цепи реакцию в виде, например, тока 
. Если воздействие изменилось пропорционально в k – раз, то реакция измениться также в k – раз.
Линейными будут любые цепи, составленные из устройств, каждое их которых может рассматриваться как более простая линейная электрическая цепь. К числу линейных электрических цепей относятся многие важные устройства систем передачи и обработки информации, например, усилители и электрические фильтры разнообразного назначения, цепи для формирования и оптимальной обработки сигналов, корректирующие цепи и т. д.
Линейные электрические цепи удовлетворяют принципу наложения (суперпозиции), согласно которому реакция линейной электрические цепи на совокупность воздействий равна сумме реакций, вызываемых в той же цепи каждым из воздействий в отдельности.
Это означает, что если к линейной электрические цепи подведено n воздействий, например в виде напряжений 
, то реакция цепи, например ток 
в одном из устройств цепи, будет представлять собой сумму:
где 
– ток, вызываемый воздействием напряжения 
, если напряжения остальных воздействий положить равными нулю.
Еще раз следует подчеркнуть, что принцип наложения применим лишь к линейным электрическим цепям. Более того, он может быть положен в основу определения линейной электрической цепи, а именно: если в некоторой электрической цепи реакция на сумму воздействий равна сумме реакций на каждое из воздействий в отдельности, то такая цепь называется линейной.
Принцип наложения лежит в основе ряда эффективных расчетных методов теории линейных электрических цепей.
Электрические цепи различаются по числу их внешних зажимов, к которым могут, подведены воздействия или (и) между которыми важно знать реакции, т. е., иначе говоря, по числу полюсов, с помощью которых данная цепь может быть соединена с другими, внешними по отношению к ней цепями. Так появляется понятие о N -полюснике, например двухполюснике, четырехполюснике или многополюснике, схемные изображения, которых приведены на рис 1.3.
 |
Рис. 1.3.
Чаще других используются понятия двухполюсника и четырехполюсника.
Двухполюсником (N -полюсником) может быть названа любая электрическая цепь, которая взаимодействует с внешними по отношению к ней цепями, т. е. обменивается с ними энергией, через посредство двух (N) ее полюсов и только через них. Двухполюсник будет пассивным, если энергия, отданная двухполюсником во внешнюю цепь, ни при каких условиях не может превышать той, которая была к нему подведена за все предшествующее время.
Определение пассивного (активного) N -полюсника аналогично определению пассивного (активного) двухполюсника.
Следует различать понятия пассивного (активного) N -полюсника и пассивной (активной) электрической цепи. Электрическая цепь будет активной, если в нее входит хотя бы один активный двухполюсник, или N -полюсник, и пассивной в противном случае. Цепь всегда будет активной, если она содержит активные компоненты, например транзисторы, электронные лампы, операционные усилители, или те или иные генераторы.
Если величины R, L, C не зависят от электрического режима (от протекающих в них токах или приложенных напряжений) и остаются постоянными во времени, т. е. R, L, C = const, то элементы называются линейными. Соответственно и РТУ, содержащие только такие элементы, называются линейными. Процессы в линейных электрических цепях описываются линейными дифференциальными или алгебраическими уравнениями с постоянными коэффициентами.
Если R, L, C зависят от электрического режима, т. е. 
, 
, 
, то элементы относятся к классу нелинейных, и цепь, содержащая хотя бы один нелинейный элемент, будет уже нелинейной.
В нелинейных электрических цепях процессы описываются нелинейными дифференциальными уравнениями, в которые неизвестная переменная – напряжение или ток и ее производные – входят нелинейно, т. е. не в первой степени, как в линейных уравнениях, а произвольно: в любой степени, в виде произведений, трансцендентных функций и т. д.
К числу линейных электрических цепей относятся и цепи с устройствами, параметры которых изменяются во времени по тем или иным законам. Подобные цепи называются параметрическими.
Электрическая цепь, содержащая линейные и параметрические элементы, называется параметрической. Процессы в такой цепи описываются дифференциальными уравнениями с переменными коэффициентами.
Следует иметь в виду, что нет общих методов решения дифференциальных уравнений, описывающих процессы в нелинейных и параметрических цепях. В большинстве случаев для отыскания решений применяются приближенные методы, используются искусственные приемы, зачастую различного характера.