Теория сети — Обзор

Теория сетей — это исследование решения проблем электрических цепей или электрических сетей. В этой вводной главе давайте сначала обсудим базовую терминологию электрических цепей и типы сетевых элементов.

Основная терминология

В теории сетей мы часто сталкиваемся со следующими терминами:

• Электрическая цепь
• Электрическая сеть
• Текущий
• вольтаж
• Мощность

Поэтому крайне важно, чтобы мы собрали некоторые базовые знания по этим условиям, прежде чем продолжить. Давайте начнем с электрической цепи.

Электрическая цепь

Электрическая цепь содержит замкнутый путь для обеспечения потока электронов от источника напряжения или источника тока. Элементы, присутствующие в электрической цепи, будут соединены последовательно, параллельно или в любой комбинации последовательно и параллельно.

Электрическая сеть

Электрическая сеть не 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 утверждение не обязательно должно быть правдой.

Текущий

Ток «I», протекающий через проводник, является ничем иным, как скоростью потока заряда. Математически это можно записать как

I= fracdQdt

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

Куда,

• Q — заряд, а его единица — колумб.

• t — время, а его единица — секунда.

Q — заряд, а его единица — колумб.

t — время, а его единица — секунда.

В качестве аналогии электрический ток можно рассматривать как поток воды через трубу. Ток измеряется в амперах .

В общем случае ток электрона течет от отрицательной клеммы источника к положительной клемме, тогда как обычный ток течет от положительной клеммы источника к отрицательной клемме.

Ток электронов получается из-за движения свободных электронов, тогда как обычный ток получается из-за движения свободных положительных зарядов. Оба они называются электрическим током .

вольтаж

Напряжение «V» — это не что иное, как электродвижущая сила, которая заставляет заряд (электроны) течь. Математически это можно записать как

V= fracdWdQ

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

Куда,

• W — потенциальная энергия, а ее единица — джоуль.

• Q — заряд, а его единица — колумб.

W — потенциальная энергия, а ее единица — джоуль.

Q — заряд, а его единица — колумб.

В качестве аналогии, напряжение можно рассматривать как давление воды, которое заставляет воду течь по трубе. Он измеряется в вольт .

Мощность

Мощность «Р» — это не что иное, как скорость потока электрической энергии. Математически это можно записать как

P= fracdWdt

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

Куда,

• W — это электрическая энергия, и она измеряется в Джоулях .

• t — это время, и оно измеряется в секундах.

W — это электрическая энергия, и она измеряется в Джоулях .

t — это время, и оно измеряется в секундах.

Мы можем переписать приведенное выше уравнение

P= fracdWdt= fracdWdQ times fracdQdt=VI

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

Следовательно, мощность — это не что иное, как произведение напряжения V и тока I. Её единица — Ватт .

Типы сетевых элементов

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

• Активные элементы и пассивные элементы

• Линейные элементы и нелинейные элементы

• Двусторонние элементы и односторонние элементы

Активные элементы и пассивные элементы

Линейные элементы и нелинейные элементы

Двусторонние элементы и односторонние элементы

Активные элементы и пассивные элементы

Мы можем классифицировать элементы сети как активные или пассивные в зависимости от способности обеспечивать мощность.

• Активные элементы передают энергию другим элементам, которые присутствуют в электрической цепи. Иногда они могут поглощать энергию как пассивные элементы. Это означает, что активные элементы обладают способностью передавать и поглощать энергию. Примеры : источники напряжения и источники тока.

• Пассивные элементы не могут передавать энергию (энергию) другим элементам, однако они могут поглощать энергию. Это означает, что эти элементы либо рассеивают энергию в форме тепла, либо накапливают энергию в форме магнитного или электрического поля. Примеры : резисторы, индукторы и конденсаторы.

Активные элементы передают энергию другим элементам, которые присутствуют в электрической цепи. Иногда они могут поглощать энергию как пассивные элементы. Это означает, что активные элементы обладают способностью передавать и поглощать энергию. Примеры : источники напряжения и источники тока.

Пассивные элементы не могут передавать энергию (энергию) другим элементам, однако они могут поглощать энергию. Это означает, что эти элементы либо рассеивают энергию в форме тепла, либо накапливают энергию в форме магнитного или электрического поля. Примеры : резисторы, индукторы и конденсаторы.

Линейные элементы и нелинейные элементы

Мы можем классифицировать сетевые элементы как линейные или нелинейные на основе их характеристики, чтобы подчиняться свойству линейности.

• Линейные элементы — это элементы, которые показывают линейную зависимость между напряжением и током. Примеры : резисторы, индукторы и конденсаторы.

• Нелинейные элементы — это элементы , которые не показывают линейной зависимости между напряжением и током. Примеры : источники напряжения и источники тока.

Линейные элементы — это элементы, которые показывают линейную зависимость между напряжением и током. Примеры : резисторы, индукторы и конденсаторы.

Нелинейные элементы — это элементы , которые не показывают линейной зависимости между напряжением и током. Примеры : источники напряжения и источники тока.

Двусторонние элементы и односторонние элементы

Элементы сети также могут быть классифицированы как двусторонние или односторонние в зависимости от направления потоков тока через элементы сети.

Двусторонние элементы — это элементы, которые пропускают ток в обоих направлениях и обеспечивают одинаковое сопротивление в любом направлении потока тока. Примеры : резисторы, индукторы и конденсаторы.

Концепция двухсторонних элементов иллюстрируется на следующих рисунках.

На приведенном выше рисунке ток (I) течет от клемм A к B через пассивный элемент, имеющий полное сопротивление Z Ом. Это отношение напряжения (V) на этом элементе между клеммами A и B и током (I).

На приведенном выше рисунке ток (I) течет 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 одно и то же значение импеданса, поскольку и ток, и напряжение имеют отрицательные знаки относительно клемм A и B.

Односторонние элементы — это те, которые допускают ток только в одном направлении. Следовательно, они предлагают разные сопротивления в обоих направлениях.