(Un circuit electric simplu, format dintr-o sursă de tensiune și un rezistor. Aici, V = iR, conform legii lui Ohm.)
O rețea electrică este o interconectare a componentelor electrice (de exemplu, baterii, rezistori, inductori, condensatori, întrerupătoare) sau un model de astfel de interconexiune, constând din elemente electrice (de exemplu surse de tensiune, surse de curent, rezistențe, inductanțe, capacități). Un circuit electric este o rețea care constă dintr-o buclă închisă, având o cale de întoarcere a curentului. Rețelele electrice liniare, un tip special constând doar din surse (tensiune sau curent), elemente liniare (rezistori, condensatori, inductori) și elemente distribuite liniar (linii de transmisie), au proprietatea că semnalele se suprapun liniar. Acestea sunt astfel mai ușor de analizat, folosind metode pentru domenii de frecvență puternice, cum ar fi transformările Laplace, pentru a determina răspunsul în curent continuu (CC), răspunsul în curent alternativ (CA) și răspunsul tranzitoriu.
Un circuit rezistiv este un circuit care conține numai rezistoare și surse de curent și de tensiune ideale. Analiza circuitelor rezistive este mai puțin complicată decât analiza circuitelor care conțin condensatori și inductori. Dacă sursele sunt surse constante (CC), rezultatul este un circuit CC. Pentru o rețea aleatorie de rezistoare, proprietățile efective ale rezistenței și ale distribuției de curent ale rețelei pot fi de asemenea modelate din punct de vedere al măsurătorilor grafice și al proprietăților geometrice ale rețelei.
O rețea care conține componente electronice active este cunoscută ca un circuit electronic. Astfel de rețele sunt, în general, neliniare și necesită instrumente complexe de proiectare și analiză.
Legile electrice
O serie de legi electrice se aplică tuturor rețelelor electrice. Acestea includ:
- Legea curentului a lui Kirchhoff: Suma tuturor curenților care intră într-un nod este egală cu suma tuturor curenților care părăsesc nodul.
- Legea tensiunii a lui Kirchhoff: Suma direcționată a diferențelor de potențial electric în jurul unei buce trebuie să fie zero.
- Legea lui Ohm: Tensiunea pe un rezistor este egală cu produsul între rezistență și curentul care trece prin ea.
- Teorema lui Norton: Orice rețea de surse de tensiune sau de curent și rezistențe este echivalentă electric cu o sursă de curent ideală în paralel cu o singură rezistență.
- Teorema lui Thévenin: Orice rețea de surse de tensiune sau de curent și rezistențe este echivalentă electric cu o singură sursă de tensiune în serie cu o singură rezistență.
- Teorema superpoziției: într-o rețea liniară cu mai multe surse independente, răspunsul într-o ramură particulară atunci când toate sursele acționeaza simultan este egal cu suma liniara a răspunsurilor individuale calculate prin considerarea unei surse independente la un moment dat.
Pot fi necesare alte legi mai complexe dacă rețeaua conține componente neliniare sau reactive. Sistemele de heterodinare auto-regeneratoare nelineare pot fi aproximate. Aplicarea acestor legi conduce la un set de ecuații simultane care pot fi rezolvate fie algebric, fie numeric.
Metode de proiectare
Pentru a proiecta orice circuit electric, fie analogic, fie digital, inginerii electrici trebuie să poată prezice tensiunile și curenții în toate locurile din circuit. Circuitele liniare simple pot fi analizate manual folosind teoria numerelor complexe. În cazuri mai complexe, circuitul poate fi analizat cu programe informatice specializate sau cu tehnici de estimare, cum ar fi modelul liniar pe porțiuni.
Software-ul de simulare a circuitelor, cum ar fi HSPICE (un simulator de circuite analogice), și limbaje precum VHDL-AMS și verilog-AMS, permit inginerilor să proiecteze circuite rapid, fără costuri sau riscuri de eroare implicat în construirea prototipurilor circuitelor.
Lasă un răspuns