Circuit electric
Un circuit electric este un set interconectat de componente electrice și conexiunile acestora într-o cale închisă, astfel încât curentul electric să poată circula continuu [1] .
Modelele matematice sunt denumite și circuite electrice. Cu toate acestea, în domeniul științific este obișnuit să se indice cu un circuit electric doar circuitele (și modelele matematice aferente) care satisfac modelul de parametri lumped cu o bună aproximare, unde este posibil să se presupună că toate fenomenele apar exclusiv în cadrul componentelor fizice (adică componente electronice ) și interconectările dintre acestea (excluzând astfel, de exemplu, dispozitivele care conțin antene , aparținând clasei numite parametri distribuiți ).
Modelele matematice ale circuitelor electrice sunt domeniul de studiu al teoriei circuitelor (una dintre disciplinele ingineriei electrice ); modelele matematice corespunzătoare ale componentelor fizice se numesc componente electrice . În domeniul non-tehnic este uneori folosit pentru a numi circuit electric numai circuitele dedicate transmiterii și transformării energiei electrice (vezi sistemul electric ).
Relația dintre circuitele fizice și modele
În restul acestui articol, termenul „circuit electric” va fi utilizat exclusiv pentru a indica un model matematic. Nivelul de detaliere al modelului matematic va depinde de tipul de rezultate pe care ne interesează să le obținem. Din motive evidente, având în vedere un sistem fizic, cel mai simplu model va fi căutat compatibil cu rezultatele dorite: prin urmare, vor fi utilizate modele pur liniare acolo unde este posibil, știind foarte bine că nu există componente fizice pur liniare, atâta timp cât este sigur că în domeniul de funcționare de care ne preocupă faptul că toate componentele modelului nostru se comportă într-un mod rezonabil liniar.
Prin urmare, un circuit electric fizic poate corespunde diferitelor circuite electrice (intenționate ca un model matematic) atât ca o funcție a preciziei care trebuie atinsă în reprezentarea circuitului fizic, cât și a intervalului de variabilitate care este de așteptat pentru cantitățile electrice de circuitul fizic. În mod similar cu un circuit electric, diferite circuite fizice pot corespunde, în funcție, de exemplu, de precizia cu care comportamentul prezis de modelul matematic trebuie reprodus.
Circuite electrice cu parametri aglomerati
Dacă studiul fenomenelor electromagnetice necesită, în general, utilizarea ecuațiilor lui Maxwell , modelul cu parametri forfetari permite reducerea acestor ecuații la legile mult mai simple ale lui Kirchhoff (vezi Gustav Robert Kirchhoff ). Folosind aceste legi împreună cu legile constitutive ale componentelor electrice, este posibil să se definească metode de analiză care permit calcularea soluției circuitului (adică valoarea, pentru fiecare moment de timp, a mărimilor electrice din fiecare punct al circuitului).
Cu alte cuvinte, un circuit cu parametri forfetari poate fi descris prin intermediul unui model matematic bazat pe ecuații diferențiale obișnuite; un circuit constant distribuit este descris prin ecuații diferențiale parțiale. Într-un circuit cu parametri forfetari, variabilele spațiale (xyz) nu afectează fenomenele electrice și, prin urmare, mărimile electrice depind numai de timp.
Un sistem electric poate fi considerat a avea parametri concentrați sau distribuiți nu într-un sens absolut, ci într-o măsură legată de tipul de semnale care îl interesează, deci în funcție de dimensiunea geometrică maximă este considerabil mai mică decât lungimea de undă a semnalului cu o frecvență mai mare. De exemplu:
- o linie electrică lungă de 100 m, alimentată în regim sinusoidal la frecvența industrială (f = 50 Hz, corespunzătoare unei lungimi de undă l = c / f = 6000 km) poate fi considerată un circuit constant lumped, dat fiind că 100 m "6000 km
- aceeași linie ca mai sus, alimentată de un semnal de 6 MHz (corespunzător unei lungimi de undă l = c / f = 50 m), trebuie considerată un circuit de parametri distribuiți.
În calculele de mai sus c indică viteza luminii în vid: c = 300 000 000 m / s
O simplificare suplimentară a rezoluției unui circuit poate fi obținută prin metodele de examinare directă a rețelei prin metoda nodurilor sau - metoda sa duală - de ochiuri care ușurează sarcina de calcul a problemei prin reducerea numărului de ecuații ale sistemul prin numărul de laturi ale circuitului la cel al nodurilor sau al legăturilor .
Circuitele electrice sunt adesea clasificate în funcție de caracteristicile componentelor care îl constituie, deci vom avea:
Circuite liniare invariante în timp
Un circuit liniar este o structură care poate fi descrisă prin intermediul unor legi fizice liniare, adică, în general, prin ecuații diferențiale liniare cu coeficienți constanți.
Pentru un circuit liniar, se aplică principiul suprapunerii efectelor, adică
- cauzele au voie să acționeze pe rând și se calculează efectele unice
- efectul general datorat acțiunii simultane a tuturor cauzelor poate fi obținut ca suma efectelor individuale evaluate făcând ca cauzele să acționeze una câte una
Într-un circuit electric (mai general într-o rețea electrică) cauzele sunt reprezentate de sursele de tensiune și sursele de curent; efectele sunt curenții din ramuri și diferențele de potențial între diferite puncte ale circuitului. A face o singură cauză să acționeze odată înseamnă a lăsa o singură sursă e
- resetează toate sursele de tensiune (scurtcircuitând bornele surselor de tensiune, lăsând doar impedanța internă)
- reducerea la zero a tuturor surselor curente (deschiderea sucursalelor care conțin surse curente, lăsând doar admiterea internă)
Circuite dinamice și statice
Circuitele sunt definite ca dinamice ale căror modele matematice corespunzătoare sunt exprimate în domeniul timpului continuu prin ecuații diferențiale ordinare sau ecuații parțiale diferențiale. În domeniul discret, modelele dinamice pot fi exprimate prin intermediul ecuațiilor de diferență. Un exemplu simplu de model dinamic constă dintr-un quadripol RC invariant în timp cu parametri concentrați prin legătura diferențială intrare - ieșire între tensiunea din condensator (variabila de ieșire) și tensiunea totală de alimentare (variabila de intrare) aplicată la intrarea porții la quadripol.
Când legătura dintre cantități este exprimată în domeniul continuu al timpului prin expresii algebrice, vorbim despre un circuit static sau adinamic. De exemplu, legea lui Ohm la capetele unui rezistor liniar.
Circuite variabile în timp
Un circuit care variază în timp este caracterizat de variabilitatea parametrilor. Un circuit format dintr-o rezistență cu valoare constantă în timp și o capacitate variabilă în timp este un circuit care variază în timp. Un astfel de circuit este caracterizat de o evoluție care poate fi descrisă prin intermediul unei ecuații diferențiale cu coeficienți dependenți de variabila de timp.
Pentru aceste tipuri de circuite nu este posibil să se adopte în mod eficient metoda Fourier simbolică (de obicei utilizată pentru analiză în regim sinusoidal).
Notă
- ^ R.Dorf, J.Svoboda, Circuite electrice , p.8
Elemente conexe
- Analiza circuitelor electrice
- Circuite în serie și în paralel
- Circuitul RL
- Circuit RC
- Circuitul RLC
- Scurt circuit
- Circuit electronic
- Sistem electric
- Schema de conexiuni
Alte proiecte
-
Wikiversitatea conține resurse pe circuite electrice -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe circuite electrice
linkuri externe
- Circuit electric , pe Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
- Circuit electric , în Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene.
| Controlul autorității | Tezaur BNCF 1772 · GND (DE) 4052056-0 · NDL (EN, JA) 00.561.333 |
|---|
