ネットワーク理論-概要

Network theory電気回路や電気ネットワークの問題を解決する研究です。この導入の章では、最初に電気回路の基本的な用語とネットワーク要素のタイプについて説明します。

基本的な用語

ネットワーク理論では、次の用語に頻繁に出くわします-

  • 電気回路
  • 電気ネットワーク
  • Current
  • Voltage
  • Power

したがって、先に進む前に、これらの用語に関する基本的な知識を収集することが不可欠です。電気回路から始めましょう。

電気回路

電気回路には、電圧源または電流源からの電子の流れを提供するための閉じた経路が含まれています。電気回路に存在する要素はseries connection, parallel connection、または直列接続と並列接続の任意の組み合わせ。

電気ネットワーク

電気ネットワークは、電圧源または電流源からの電子の流れを提供するための閉じた経路を含む必要はない。したがって、「すべての電気回路は電気ネットワークである」と結論付けることができますが、その逆は真実である必要はありません。

電流

現在 "I"導体を通って流れることは、電荷の時間流量に他なりません。数学的には、次のように書くことができます

$$ I = \ frac {dQ} {dt} $$

どこ、

  • Q は料金で、その単位はクーロンです。

  • t は時間であり、その単位は秒です。

例えとして、電流はパイプを通る水の流れと考えることができます。電流は、Ampere

一般に、 Electron current ソースのマイナス端子からプラス端子に流れますが、 Conventional current ソースのプラス端子からマイナス端子に流れます。

Electron current は自由電子の動きによって得られますが、 Conventional currentは、自由な正電荷の移動によって得られます。これらは両方ともelectric current

電圧

電圧 "V"電荷(電子)を流す起電力に他なりません。数学的には、次のように書くことができます

$$ V = \ frac {dW} {dQ} $$

どこ、

  • W は位置エネルギーであり、その単位はジュールです。

  • Q は料金で、その単位はクーロンです。

例えとして、電圧は、水がパイプを通って流れる原因となる水の圧力と考えることができます。それはの観点から測定されますVolt

パワー "P"電気エネルギーの時間流量に他なりません。数学的には、次のように書くことができます

$$ P = \ frac {dW} {dt} $$

どこ、

  • W は電気エネルギーであり、 Joule

  • t は時間であり、秒単位で測定されます。

上記の式を書き直すことができます

$$ P = \ frac {dW} {dt} = \ frac {dW} {dQ} \ times \ frac {dQ} {dt} = VI $$

したがって、 power に他なりません product 電圧の V そして現在 I。その単位はWatt

ネットワーク要素の種類

いくつかのパラメータに基づいて、ネットワーク要素をさまざまなタイプに分類できます。ネットワーク要素の種類は次のとおりです-

  • アクティブ要素とパッシブ要素

  • 線形要素と非線形要素

  • 二国間要素と片側要素

アクティブ要素とパッシブ要素

ネットワーク要素は次のいずれかに分類できます active または passive 電力を供給する能力に基づいています。

  • Active Elements電気回路に存在する他の要素に電力を供給します。時々、それらは受動素子のように力を吸収するかもしれません。つまり、アクティブな要素には、電力の供給と吸収の両方の機能があります。Examples:電圧源と電流源。

  • Passive Elements他の要素に電力(エネルギー)を供給することはできませんが、電力を吸収することはできます。つまり、これらの要素は、熱の形で電力を放散するか、磁場または電場の形でエネルギーを蓄積します。Examples:抵抗、インダクタ、およびコンデンサ。

線形要素と非線形要素

ネットワーク要素を次のように分類できます linear または non-linear 線形性の特性に従うという特性に基づいています。

  • Linear Elements 電圧と電流の間に線形関係を示す要素です。 Examples:抵抗、インダクタ、およびコンデンサ。

  • Non-Linear Elements 電圧と電流の間に線形関係を示さないものです。 Examples:電圧源と電流源。

二国間要素と片側要素

ネットワーク要素は、次のいずれかに分類することもできます。 bilateral または unilateral ネットワーク要素を流れる電流の方向に基づいています。

Bilateral Elements は、両方向の電流を許容し、電流のどちらの方向にも同じインピーダンスを提供する要素です。 Examples:抵抗、インダクタ、コンデンサ。

二国間要素の概念を次の図に示します。

上記の図では、電流(I)を、受動素子を有するインピーダンスを介してBに端末Aから流入されるZ Ω。これは、端子AとBと電流(I)の間のその要素の両端の電圧(V)の比率です。

上記の図では、電流(I)を、受動素子を有するインピーダンスを介してAに端末Bから流入されるZ Ω。つまり、電流(–I)が端子AからBに流れています。この場合も、電流と電圧の両方が端子AとBに対して負の符号を持っているため、同じインピーダンス値が得られます。

Unilateral Elements一方向にのみ電流を流すことができるものです。したがって、それらは両方向で異なるインピーダンスを提供します。