Teoria della rete - Panoramica

Network theoryè lo studio per risolvere i problemi dei circuiti elettrici o delle reti elettriche. In questo capitolo introduttivo, discutiamo prima la terminologia di base dei circuiti elettrici e i tipi di elementi di rete.

Terminologia di base

In Network Theory, incontreremo spesso i seguenti termini:

  • Circuito elettrico
  • Rete elettrica
  • Current
  • Voltage
  • Power

Quindi, è imperativo raccogliere alcune conoscenze di base su questi termini prima di procedere oltre. Cominciamo con Electric Circuit.

Circuito elettrico

Un circuito elettrico contiene un percorso chiuso per fornire un flusso di elettroni da una sorgente di tensione o una sorgente di corrente. Gli elementi presenti in un circuito elettrico saranno inseries connection, parallel connectiono in qualsiasi combinazione di collegamenti in serie e in parallelo.

Rete elettrica

Una rete elettrica non deve contenere un percorso chiuso per fornire un flusso di elettroni da una sorgente di tensione o una sorgente di corrente. Quindi, possiamo concludere che "tutti i circuiti elettrici sono reti elettriche", ma non è necessario che sia vero il contrario.

attuale

Il corrente "I"che scorre attraverso un conduttore non è altro che la velocità del flusso di carica. Matematicamente, può essere scritto come

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

Dove,

  • Q è la carica e la sua unità è Coloumb.

  • t è il tempo e la sua unità è la seconda.

Per analogia, la corrente elettrica può essere pensata come il flusso d'acqua attraverso un tubo. La corrente è misurata in termini diAmpere.

In generale, Electron current fluisce dal terminale negativo della sorgente al terminale positivo, mentre, Conventional current fluisce dal terminale positivo della sorgente al terminale negativo.

Electron current si ottiene grazie al movimento degli elettroni liberi, mentre, Conventional currentsi ottiene grazie alla circolazione di cariche positive gratuite. Entrambi sono chiamati comeelectric current.

Voltaggio

La tensione "V"non è altro che una forza elettromotrice che fa fluire la carica (elettroni). Matematicamente, può essere scritto come

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

Dove,

  • W è l'energia potenziale e la sua unità è Joule.

  • Q è la carica e la sua unità è Coloumb.

Come analogia, la tensione può essere pensata come la pressione dell'acqua che fa fluire l'acqua attraverso un tubo. È misurato in termini diVolt.

Energia

Il potere "P"non è altro che la velocità del flusso di energia elettrica. Matematicamente, può essere scritto come

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

Dove,

  • W è l'energia elettrica e si misura in termini di Joule.

  • t è il tempo e si misura in secondi.

Possiamo riscrivere l'equazione precedente a

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

Perciò, power non è altro che il product di tensione V e attuale I. La sua unità èWatt.

Tipi di elementi di rete

Possiamo classificare gli elementi della Rete in varie tipologie in base ad alcuni parametri. Di seguito sono riportati i tipi di elementi di rete:

  • Elementi attivi ed elementi passivi

  • Elementi lineari ed elementi non lineari

  • Elementi bilaterali ed elementi unilaterali

Elementi attivi ed elementi passivi

Possiamo classificare gli elementi della rete in entrambi active o passive basato sulla capacità di fornire potere.

  • Active Elementsfornire potenza ad altri elementi, che sono presenti in un circuito elettrico. A volte, possono assorbire il potere come elementi passivi. Ciò significa che gli elementi attivi hanno la capacità di fornire e assorbire potenza.Examples: Sorgenti di tensione e sorgenti di corrente.

  • Passive Elementsnon possono fornire potenza (energia) ad altri elementi, tuttavia possono assorbire potenza. Ciò significa che questi elementi dissipano energia sotto forma di calore o immagazzinano energia sotto forma di campo magnetico o campo elettrico.Examples: Resistori, induttori e condensatori.

Elementi lineari ed elementi non lineari

Possiamo classificare gli elementi di rete come linear o non-linear in base alla loro caratteristica di obbedire alla proprietà della linearità.

  • Linear Elements sono gli elementi che mostrano una relazione lineare tra tensione e corrente. Examples: Resistori, induttori e condensatori.

  • Non-Linear Elements sono quelli che non mostrano una relazione lineare tra tensione e corrente. Examples: Sorgenti di tensione e sorgenti di corrente.

Elementi bilaterali ed elementi unilaterali

Gli elementi di rete possono anche essere classificati come entrambi bilateral o unilateral in base alla direzione dei flussi di corrente attraverso gli elementi della rete.

Bilateral Elements sono gli elementi che consentono la corrente in entrambe le direzioni e offrono la stessa impedenza in entrambe le direzioni del flusso di corrente. Examples: Resistori, induttori e condensatori.

Il concetto di elementi bilaterali è illustrato nelle figure seguenti.

Nella figura sopra, la corrente (I) fluisce dai terminali A a B attraverso un elemento passivo avente impedenza Z Ω. È il rapporto della tensione (V) su quell'elemento tra i terminali A e B e la corrente (I).

Nella figura sopra, la corrente (I) fluisce dai terminali B ad A attraverso un elemento passivo avente impedenza Z Ω. Ciò significa che la corrente (–I) fluisce dai terminali A a B. Anche in questo caso otterremo lo stesso valore di impedenza, poiché sia ​​la corrente che la tensione hanno segni negativi rispetto ai terminali A e B.

Unilateral Elementssono quelli che permettono la corrente in una sola direzione. Quindi, offrono diverse impedenze in entrambe le direzioni.