Lý thuyết mạng - Tổng quan

Network theorylà nghiên cứu giải quyết các vấn đề của mạch điện hoặc mạng điện. Trong chương mở đầu này, trước tiên chúng ta hãy thảo luận về thuật ngữ cơ bản của mạch điện và các loại phần tử mạng.

Thuật ngữ cơ bản

Trong Lý thuyết mạng, chúng ta sẽ thường xuyên gặp các thuật ngữ sau:

• Mạch điện
• Mạng điện
• Current
• Voltage
• Power

Vì vậy, chúng tôi bắt buộc phải thu thập một số kiến ​​thức cơ bản về các thuật ngữ này trước khi tiếp tục. Hãy bắt đầu với Mạch điện.

Mạch điện

Một mạch điện chứa một đường dẫn kín để cung cấp dòng electron từ nguồn điện áp hoặc nguồn dòng điện. Các phần tử có trong mạch điện sẽ ởseries connection, parallel connection, hoặc trong bất kỳ sự kết hợp nào của kết nối nối tiếp và song song.

Mạng điện

Mạng điện không cần phải có đường dẫn kín để cung cấp dòng electron từ nguồn điện áp hoặc nguồn dòng điện. Do đó, chúng ta có thể kết luận rằng "tất cả các mạch điện đều là mạng điện" nhưng điều ngược lại không cần phải đúng.

Hiện hành

Hiện tại "I"chảy qua vật dẫn không là gì khác ngoài tốc độ thời gian của dòng điện tích. Về mặt toán học, nó có thể được viết là

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

Ở đâu,

• Q là phí và đơn vị của nó là Coloumb.

• t là thời gian và đơn vị của nó là thứ hai.

Tương tự, dòng điện có thể được coi là dòng nước chảy qua một đường ống. Dòng điện được đo bằngAmpere.

Nói chung, Electron current chảy từ đầu cuối âm của nguồn sang đầu cuối tích cực, ngược lại, Conventional current chảy từ cực dương của nguồn sang cực âm.

Electron current thu được do chuyển động của các electron tự do, trong khi, Conventional currentcó được do sự chuyển động của các điện tích dương tự do. Cả hai điều này được gọi làelectric current.

Vôn

Điện áp "V"không là gì khác ngoài sức điện động gây ra điện tích (các electron) chuyển động. Về mặt toán học, nó có thể được viết là

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

Ở đâu,

• W là thế năng và đơn vị của nó là Joule.

• Q là phí và đơn vị của nó là Coloumb.

Tương tự như vậy, Điện áp có thể được coi là áp lực của nước khiến nước chảy qua đường ống. Nó được đo lường vềVolt.

Quyền lực

Sức mạnh "P"không là gì khác ngoài tốc độ thời gian của dòng năng lượng điện. Về mặt toán học, nó có thể được viết là

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

Ở đâu,

• W là năng lượng điện và nó được đo bằng Joule.

• t là thời gian và nó được đo bằng giây.

Ta có thể viết lại phương trình trên a

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

Vì thế, power không là gì ngoài product điện áp V và hiện tại I. Đơn vị của nó làWatt.

Các loại phần tử mạng

Chúng ta có thể phân loại các phần tử Mạng thành nhiều loại khác nhau dựa trên một số tham số. Sau đây là các loại phần tử Mạng:

• Yếu tố hoạt động và yếu tố bị động

• Phần tử tuyến tính và phần tử phi tuyến tính

• Các yếu tố song phương và các yếu tố đơn phương

Yếu tố hoạt động và yếu tố bị động

Chúng ta có thể phân loại các phần tử Mạng thành active hoặc là passive dựa trên khả năng phân phối sức mạnh.

• Active Elementscung cấp năng lượng cho các phần tử khác có trong mạch điện. Đôi khi, chúng có thể hấp thụ sức mạnh như các phần tử thụ động. Điều đó có nghĩa là các phần tử tích cực có khả năng vừa phân phối vừa hấp thụ năng lượng.Examples: Nguồn điện áp và nguồn dòng điện.

• Passive Elementskhông thể cung cấp năng lượng (năng lượng) cho các phần tử khác, tuy nhiên chúng có thể hấp thụ năng lượng. Điều đó có nghĩa là các phần tử này tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt hoặc tích trữ năng lượng dưới dạng từ trường hoặc điện trường.Examples: Điện trở, cuộn cảm và tụ điện.

Phần tử tuyến tính và phần tử phi tuyến tính

Chúng ta có thể phân loại các phần tử mạng là linear hoặc là non-linear dựa vào đặc tính của chúng để tuân theo tính chất của tuyến tính.

• Linear Elements là các phần tử thể hiện mối quan hệ tuyến tính giữa điện áp và dòng điện. Examples: Điện trở, cuộn cảm và tụ điện.

• Non-Linear Elements là những thứ không thể hiện mối quan hệ tuyến tính giữa điện áp và dòng điện. Examples: Nguồn điện áp và nguồn dòng điện.

Các yếu tố song phương và các yếu tố đơn phương

Các phần tử mạng cũng có thể được phân loại là bilateral hoặc là unilateral dựa trên hướng của dòng điện chạy qua các phần tử mạng.

Bilateral Elements là các phần tử cho phép dòng điện theo cả hai hướng và cung cấp cùng một trở kháng theo một trong hai hướng của dòng điện. Examples: Điện trở, cuộn cảm và tụ điện.

Khái niệm về các yếu tố Song phương được minh họa trong các hình sau.

Trong hình trên, dòng điện (I) chạy từ đầu A đến B qua một phần tử thụ động có trở kháng Z Ω. Nó là tỷ số của điện áp (V) trên phần tử đó giữa các đầu nối A & B và dòng điện (I).

Trong hình trên, dòng điện (I) chạy từ đầu B đến A qua một phần tử thụ động có trở kháng Z Ω. Điều đó có nghĩa là dòng điện (–I) đang chạy từ các đầu A đến B. Trong trường hợp này, chúng ta cũng sẽ nhận được cùng một giá trị trở kháng, vì cả dòng điện và điện áp đều có dấu âm đối với các đầu nối A & B.

Unilateral Elementslà những dòng cho phép dòng điện chỉ theo một chiều. Do đó, chúng cung cấp các trở kháng khác nhau theo cả hai hướng.