Теорія електричних кіл

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Просте електричне коло, що складається з двох контурів і наступних елементів: 2 джерел напруги і 4 резисторів.

Електричне коло, у сенсі електротехніки чи електроніки, являє собою сукупність взаємопов'язаних складників (компонентів). У галузі електротехніки, дослідження електричних кіл, полягає в обчисленні всіх струмів і напруг електричного кола з відомих значень складових елементів, а також заданих величин джерел напруги. Вручну і за допомогою аналітичних методів, з доцільними зусиллями, можна досліджувати лише лінійні системи. З іншого боку, комп'ютерне моделювання схем чи електричних кіл ґрунтується, насамперед, на ітераційних методах апроксимації, вимагає великої кількості обчислювальних кроків, але також може потребувати дій з нелінійними елементами.

Основи[ред. | ред. код]

В електричному колі, співвідношення між усіма виниклими струмами або всіма наявними напругами

Вузол електричного кола

визначаються правилами Кірхгофа, названими на честь німецького фізика Густава Роберта Кірхгофа. Взаємний зв'язок між струмом і напругою визначається законом Ома.

Часто "коло" і "мережа" використовуються як взаємозамінні, але багато аналітиків застосовують "мережу" для позначення ідеалізованої моделі, що складається зі зразкових елементів.

Дуже корисний спосіб досліду електричних кіл, полягає в спрощенні схеми за рахунок зменшення кількості її елементів. Це можна зробити шляхом заміни наявних компонентів іншими, набагато простішими елементами, які дають той самий ефект.

Елементи електричного кола, це спрощені пристрої з двома або більше затискачами, всі електромагнітні процеси в яких з достатньою для практики точністю, можуть бути визначені за допомогою двох показників: струму та напруги.

Певний метод може безпосередньо зменшити кількість складників, наприклад, шляхом об'єднання послідовних резисторів. З іншого боку, можна просто змінити спосіб увімкнення елемента, щоби згодом спростити схему. Наприклад, джерело напруги може бути перетворене на джерело струму з використанням теореми Нортона, так що внутрішній опір джерела потім може бути об'єднано з резисторами паралельно колу.

Елементи бувають: лінійні та нелінійні, пасивні й активні, стаціонарні та нестаціонарні, безперервні і дискретні, з зосередженими та розподіленими параметрами.

Джерела електромагнітної енергії — взірцеві пристрої, що мають два або більше затискачів, які призначено для вироблення або перетворення електромагнітної енергії. Джерела бувають: незалежні, залежні та керовані.

Гілка[ред. | ред. код]

Гілкою називають ділянку електричного кола з одним і тим самим струмом. Гілка складається з одного активного або пасивного елемента або є послідовним з'єднанням декількох компонентів.

Вузол[ред. | ред. код]

Вузлом називається місце з'єднання трьох і більше гілок. Вузол вважається провідником з опором, який дорівнює нулю. Розрізняють геометричні та потенційні вузли. Геометричні вузли, що мають однакові потенціали, можуть бути об'єднані в один потенційний вузол.

Контур[ред. | ред. код]

Контуром називається замкнений шлях, який проходить крізь кілька гілок і вузлів розгалуженого електричного кола.

Вибір методу[ред. | ред. код]

Вибір правильного методу вимагає трохи досвіду. Якщо схема дуже проста, і вам потрібно лише розрахувати напругу або струм, то застосування одного з двох методів простих мереж, може вирішити це, та не вимагати більш складних способів.

Теорема про суперпозицію, ймовірно, є найпростішим методом, але потрібні багато інших рівнянь і багато поєднань імпедансів, які значно ускладнюють завдання.

Вузловий аналіз: кількість змінних напруги та систем рівнянь для розв'язування, дорівнює кількості вузлів мінус один. Будь-яке джерело напруги, приєднане до опорного вузла, зменшує кількість невідомих змінних. Цей метод дуже корисний, коли електричне коло має джерела напруги.

Контурний аналіз: кількість поточних змінних і систем рівнянь для вирішення, дорівнює кількості контурів. Будь-яке джерело струму, приєднане до контуру, зменшує кількість невідомих змінних. Однак цей спосіб не може бути використаний, коли коло не може бути намальовано як пласка схема так, щоби жодна гілка не перетиналася з іншою. Цей метод дуже вдатний, коли у колі є джерела струму.

Див. також[ред. | ред. код]

Посилання[ред. | ред. код]

  • Основи теорії кіл, сигналів та процесів в cистемах технічного захисту інформації: підручник для студентів вищих навчальних закладів. Ч.1. Автори: Коваль Ю. О., Милютченко І. О., Олейніков А. М., Шокало В. М.http://openarchive.nure.ua/handle/document/1388
  • Будіщев М. С. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка. Підручник. — Львів: Афіша, 2001. — 424 с.
  • Horst Elschner, Albrecht Möschwitzer, Albrecht Reibiger: Rechnergestützte Analyse in der Elektronik (Reihe Informationselektronik). Verlag Technik, Berlin 1977. (нім.)
  • Arnold Führer, Klaus Heidemann, Wolfgang Nerreter: Grundgebiete der Elektrotechnik. Band 1: Stationäre Vorgänge. Carl Hanser Verlag, München u. a. 1983, ISBN 3-446-13677-0 (нім.)