Теория сети - Обзор

Network theoryэто исследование решения проблем электрических цепей или электрических сетей. В этой вводной главе давайте сначала обсудим основную терминологию электрических цепей и типы сетевых элементов.

Базовая терминология

В теории сетей мы часто будем сталкиваться со следующими терминами -

• Электрическая цепь
• Электрическая сеть
• Current
• Voltage
• Power

Итак, крайне важно, чтобы мы собрали некоторые базовые знания об этих условиях, прежде чем продолжить. Начнем с электрической схемы.

Электрическая цепь

Электрическая цепь содержит замкнутый путь для обеспечения потока электронов от источника напряжения или источника тока. Элементы, присутствующие в электрической цепи, будут вseries connection, parallel connection, или в любой комбинации последовательного и параллельного подключения.

Электрическая сеть

Электрическая сеть не обязательно должна содержать замкнутый путь для обеспечения потока электронов от источника напряжения или источника тока. Следовательно, мы можем сделать вывод, что «все электрические цепи являются электрическими сетями», но обратное не обязательно.

Текущий

Электрический ток "I"протекание через проводник есть не что иное, как временная скорость потока заряда. Математически это можно записать как

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

Где,

• Q - заряд, а его единица - колумб.

• t время, единица измерения - секунда.

По аналогии, электрический ток можно представить как поток воды по трубе. Ток измеряется вAmpere.

В общем, Electron current течет от отрицательного вывода источника к положительному выводу, тогда как, Conventional current течет от положительной клеммы источника к отрицательной клемме.

Electron current получается за счет движения свободных электронов, тогда как, Conventional currentполучается за счет движения свободных положительных зарядов. Оба они называютсяelectric current.

вольтаж

Напряжение "V"не что иное, как электродвижущая сила, заставляющая течь заряд (электроны). Математически это можно записать как

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

Где,

• W потенциальная энергия, единица измерения - джоуль.

• Q - заряд, а его единица - колумб.

По аналогии, напряжение можно рассматривать как давление воды, которое заставляет воду течь по трубе. Он измеряется вVolt.

Мощность

Сила "P"это не что иное, как временная скорость потока электрической энергии. Математически это можно записать как

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

Где,

• W это электрическая энергия, и она измеряется в Joule.

• t это время, измеряемое в секундах.

Мы можем переписать приведенное выше уравнение a

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

Следовательно, power это не что иное, как product напряжения V и текущие I. Его единицаWatt.

Типы сетевых элементов

Мы можем классифицировать элементы сети на различные типы на основе некоторых параметров. Ниже приведены типы сетевых элементов -

• Активные элементы и пассивные элементы

• Линейные элементы и нелинейные элементы

• Двусторонние элементы и односторонние элементы

Активные элементы и пассивные элементы

Мы можем разделить элементы сети на active или же passive на основе способности передавать мощность.

• Active Elementsпередавать питание другим элементам, присутствующим в электрической цепи. Иногда они могут поглощать энергию, как пассивные элементы. Это означает, что активные элементы могут передавать и поглощать энергию.Examples: Источники напряжения и источники тока.

• Passive Elementsне могут передавать мощность (энергию) другим элементам, однако они могут поглощать энергию. Это означает, что эти элементы либо рассеивают энергию в виде тепла, либо накапливают энергию в виде магнитного или электрического поля.Examples: Резисторы, индукторы и конденсаторы.

Линейные элементы и нелинейные элементы

Мы можем классифицировать сетевые элементы как linear или же non-linear в зависимости от их характеристики подчиняться свойству линейности.

• Linear Elements - это элементы, которые показывают линейную зависимость между напряжением и током. Examples: Резисторы, индукторы и конденсаторы.

• Non-Linear Elements это те, которые не показывают линейной зависимости между напряжением и током. Examples: Источники напряжения и источники тока.

Двусторонние элементы и односторонние элементы

Сетевые элементы также можно классифицировать как bilateral или же unilateral исходя из направления протекания тока через элементы сети.

Bilateral Elements - это элементы, пропускающие ток в обоих направлениях и обеспечивающие одинаковый импеданс в обоих направлениях. Examples: Резисторы, индукторы и конденсаторы.

Концепция двусторонних элементов проиллюстрирована на следующих рисунках.

На приведенном выше рисунке ток (I) протекает от клемм A к B через пассивный элемент, имеющий полное сопротивление Z Ω. Это отношение напряжения (В) на этом элементе между клеммами A и B и тока (I).

На приведенном выше рисунке ток (I) протекает от клемм B к A через пассивный элемент, имеющий полное сопротивление Z Ω. Это означает, что ток (–I) течет от клемм A к B. В этом случае мы также получим одинаковое значение импеданса, поскольку и ток, и напряжение имеют отрицательные знаки относительно клемм A и B.

Unilateral Elementsте, которые пропускают ток только в одном направлении. Следовательно, они предлагают разные импедансы в обоих направлениях.