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Galleria mappe mentale Nozioni di base sui circuiti

Nozioni di base sui circuiti

Questa è una mappa mentale sulle basi dei circuiti. Il contenuto principale include: leggi dei circuiti, metodi di analisi dei circuiti e componenti dei circuiti.

Modificato alle 2024-04-07 20:41:53

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Nozioni di base sui circuiti

metodi di analisi dei circuiti

Analisi e calcolo di circuiti semplici

definizione

Secondo la legge di Ohm e le leggi della divisione e dello shunt della tensione, è possibile ottenere la corrente e la tensione in ciascun ramo o componente del circuito

circuito in serie di resistori

definizione

Quando sono collegati più resistori, la stessa corrente passa attraverso ciascun resistore. Questa connessione è chiamata connessione in serie di resistori.

circuito parallelo del resistore

definizione

Dopo aver collegato più resistori, se su entrambe le estremità di ciascun resistore agisce la stessa tensione, tale connessione viene chiamata connessione parallela di resistori.

Collegamento misto del resistore

Un circuito ha sia circuiti in serie che paralleli

Analisi e calcolo di circuiti complessi

definizione

È impossibile semplificare il circuito collegando i resistori in serie e in parallelo per trovare la resistenza totale, e quindi utilizzare la legge di Ohm per risolverla.

metodo corrente del ramo

Prendendo come incognita la corrente del ramo

Utilizza le leggi della corrente e della tensione di Kirchhoff

Metodo del potenziale del nodo (tensione).

Considerando il potenziale del nodo come una quantità sconosciuta

Elenca l'equazione corrente del nodo

Adatto a circuiti con un numero ridotto di nodi e un numero elevato di diramazioni

teorema di sovrapposizione

L’effetto composito può essere visto come la sovrapposizione degli effetti componenti.

Considerando un solo alimentatore, le altre sorgenti di tensione ideali sono cortocircuitate e le sorgenti di corrente ideali sono a circuito aperto.

Adatto solo per il calcolo di tensione e corrente in circuiti lineari

Teorema della potenza equivalente

Il teorema di Thevenin

Qualsiasi rete lineare attiva a due terminali può essere sostituita da una sorgente di tensione equivalente

Il teorema di Norton

Qualsiasi rete lineare attiva a due terminali può essere sostituita da una sorgente di corrente ideale collegata in parallelo con un resistore.

Analisi di circuiti contenenti sorgenti controllate

definizione

Una sorgente di tensione o di corrente la cui tensione o corrente è controllata dalla tensione o dalla corrente di altre parti del circuito è chiamata sorgente controllata. La sorgente controllata è un elemento a quattro terminali che contiene due rami, uno è il ramo di controllo e l'altro è il ramo controllato.

modello a fonte controllata

Sorgente di corrente controllata in corrente

Sottoargomento 1

sorgente di tensione controllata in corrente

sorgente di tensione controllata in tensione

sorgente di corrente controllata in tensione

Analisi di circuiti contenenti sorgenti controllate

Le equazioni elencate utilizzando la legge di Kirchhoff devono essere scritte non solo secondo le regole, ma anche secondo la relazione tra la sorgente controllata e la sua grandezza di controllo, in modo che il numero di variabili sconosciute nel circuito e il numero di equazioni indipendenti siano moderati.

Quando si utilizza il teorema di sovrapposizione per analizzare un circuito contenente una sorgente controllata, la sorgente controllata viene trattata diversamente e la sorgente controllata non può esistere indipendentemente dalla variabile controllata.

La sorgente di tensione controllata e la sorgente di corrente controllata possono essere trasformate in modo equivalente, ma la quantità di controllo della sorgente controllata non può scomparire dopo la trasformazione.

Gli analisti che utilizzano il teorema della potenza equivalente per i circuiti contenenti sorgenti controllate non possono dividere le sorgenti controllate e le quantità di controllo in due griglie, devono esistere nella stessa rete. Quando si calcola la resistenza di ingresso, la sorgente indipendente nella rete attiva viene impostata su zero, ma se la sorgente controllata è zero dipende dall'esistenza o meno della quantità di controllo della sorgente controllata.

Quando si trova la resistenza di ingresso, se è presente una sorgente controllata nella rete, non è possibile utilizzare il metodo di collegamento dei resistori in serie e in parallelo.

Trova la tensione di ingresso utilizzando il metodo per trovare la tensione a circuito aperto e la corrente di cortocircuito della rete attiva

Utilizzare il "metodo dell'aggiunta di tensione per trovare la corrente", ovvero applicare una tensione Ux ai terminali di una rete a due terminali che non contiene una sorgente indipendente (contenente una sorgente controllata) e trovare la corrente I nella rete sotto questa tensione.

leggi del circuito

Legge di Kirchhoff

L'attuale legge di Kirchhoff KCL

Circuito derivato: un circuito non derivato composto da uno o più componenti collegati in serie è chiamato circuito derivato. La corrente di ciascun componente nel circuito derivato è la stessa.

Nodo: il punto di connessione di tre o più rami è chiamato nodo.

Anello: un percorso chiuso circondato da rami in un circuito è chiamato anello

Maglia: non ci sono rami che passano attraverso il centro del circuito.

In qualsiasi nodo del circuito, la somma delle correnti che fluiscono in quel nodo è uguale alla somma delle correnti che fluiscono da quel nodo.

Legge di Kirchhoff sulla tensione KVL

In qualsiasi anello chiuso del circuito, la somma algebrica delle tensioni su ciascun segmento è uguale a zero.

componenti del circuito

Composizione del circuito

Un circuito è solitamente composto da tre parti, vale a dire l'alimentazione, l'apparecchiatura elettrica (carico) e i cavi di collegamento (e interruttori, fusibili), ecc. Le apparecchiature elettriche (carico) convertono l'energia elettrica fornita dall'alimentazione nell'energia necessaria per il lavoro; cavi di collegamento, interruttori e fusibili vengono utilizzati per trasmettere e controllare la trasmissione dell'energia elettrica al carico. I fusibili possono proteggere l'alimentazione e il carico in caso di incidente di cortocircuito protetto da danni.

Componenti di potenza ideali

sorgente di corrente ideale

sorgente di tensione ideale

Elemento resistivo

Viene utilizzato per riflettere che l'apparecchiatura elettrica (carico) converte l'energia elettrica solo in Altre forme di energia e conversione irreversibile, comunemente nota come caratteristica del consumo di energia elettrica

Componenti induttivi

Riflette le caratteristiche delle apparecchiature elettriche (carico) che convertono l'energia elettrica in energia del campo magnetico, ovvero generano un campo magnetico e immagazzinano l'energia del campo magnetico.

Elemento capacitivo

Riflette l'apparecchiatura elettrica (carico) in cui converte l'energia elettrica Diventa accumulo di energia del campo elettrico, ovvero le caratteristiche di generazione di campo elettrico e immagazzinamento di energia di campo elettrico.

Grandezze fisiche fondamentali dei circuiti

1. Le quantità fisiche di base di un circuito includono tensione (U), corrente (I) e resistenza (R), che sono i parametri di base che descrivono le caratteristiche del flusso degli elettroni in un circuito.

2. La tensione è la differenza di potenziale tra due punti del conduttore, in volt (V); la corrente è la quantità di carica nel conduttore che passa attraverso la sezione trasversale del conduttore per unità di tempo, in ampere (A); la resistenza del conduttore alla corrente. Il grado di ostruzione, l'unità è ohm (Ω).

3. Queste tre quantità fisiche di base sono correlate e insieme costituiscono la base dell'analisi dei circuiti.

resistenza

1. La resistenza si riferisce al grado di ostruzione del conduttore rispetto alla corrente. La sua unità è ohm (Ω), che viene spesso utilizzata per esprimere la relazione tra tensione, corrente e potenza nel circuito.

2. I resistori possono essere suddivisi in due tipi: resistori fissi e resistori variabili. I resistori fissi rimangono invariati nel circuito, mentre i resistori variabili possono modificare la corrente e la tensione nel circuito regolando la loro resistenza.

3. I resistori svolgono il ruolo di divisione di tensione, limitazione di corrente ed equalizzazione di tensione nel circuito e sono uno dei componenti indispensabili e importanti nel circuito.

resistenza

definizione

La resistenza è una proprietà di un circuito che blocca il flusso di corrente

La dimensione della resistenza dipende dal materiale, dalla lunghezza, dalla sezione trasversale e dalla temperatura del conduttore

L'unità di resistenza è ohm (Ω)

simbolo di resistenza

Il simbolo della resistenza è R

Il simbolo della resistenza viene solitamente utilizzato insieme ai simboli di tensione e corrente per indicare la relazione di resistenza nel circuito.

Tipo di resistore

resistore fisso;

La resistenza di un resistore fisso è fissa e non può essere modificata.

Esistono molti tipi di resistori fissi, inclusi resistori a film di carbonio, resistori a film metallico, resistori a filo avvolto, ecc.

Resistenza variabile

La resistenza di un resistore variabile può essere modificata e viene solitamente utilizzata per regolare la tensione e la corrente nei circuiti.

I tipi di resistori variabili includono potenziometri, condensatori variabili, ecc.

Applicazioni dei resistori

Il ruolo dei resistori nei circuiti è limitare la corrente, regolare la tensione, proteggere i circuiti, ecc.

I resistori sono ampiamente utilizzati nelle apparecchiature elettroniche, negli elettrodomestici, nell'elettronica automobilistica e in altri campi

Misura della resistenza

I metodi di misurazione della resistenza includono voltammetria, metodo a ponte, ecc.

Gli strumenti di misurazione della resistenza includono multimetri, misuratori di resistenza, ecc.

Risoluzione dei problemi della resistenza

I guasti del resistore includono principalmente circuito aperto, cortocircuito, variazione di resistenza, ecc.

I metodi di diagnosi dei guasti del resistore includono il metodo della tensione, il metodo della corrente, il metodo della resistenza, ecc.

Alimentazione elettrica

modello di sorgente di tensione

È composto da una sorgente di tensione ideale e un elemento resistivo collegati in serie. La sorgente di tensione ha un'uscita di tensione costante e può essere chiamata sorgente di tensione costante. La tensione di uscita non cambia con il carico (definizione teorica), ma la corrente di uscita cambia con il carico.

Modello di origine attuale

È composto da una sorgente di tensione ideale e un resistore collegato in parallelo. La sorgente di corrente ha un'uscita di corrente costante e può essere chiamata sorgente di corrente costante. La corrente di uscita non cambia al variare del carico (anche questa definizione teorica), mentre la tensione di uscita cambia al variare del carico.

Trasformazione equivalente

La sorgente di tensione può essere convertita in modo equivalente in una connessione parallela di una sorgente di corrente ideale IS e un resistore RS. In modo equivalente il generatore di corrente può essere convertito in un collegamento in serie di un generatore di tensione ideale US e di un resistore RS. Cioè la formula di conversione: Us = Rs*Is.

Se la resistenza interna di un alimentatore reale è trascurabile rispetto alla resistenza di carico, allora può essere considerato un alimentatore ideale. Analizzando il circuito equivalente per l'elaborazione passiva, la sorgente di tensione ideale può essere considerata come un cortocircuito e la sorgente di corrente ideale come un circuito aperto.