Schaltungsanalyse: 5 vollständige schnelle Fakten

Titelbild Kredit - Santeri Viinamäki, MCB Leistungsschalter für DIN-Schiene, CC BY-SA 4.0

Diskussionspunkte: Schaltungsanalyse

• Einführung in die Schaltungsanalyse
• Ideale Schaltungselemente
• Realistische Schaltungselemente
• Ideale Energiequellen
• Reale Energiequellen
• Wichtige Terminologien für die Schaltungsanalyse

Einführung in die Schaltungsanalyse

Die Schaltungsanalyse ist eines der wichtigsten und wichtigsten Module für die Elektrotechnik und Elektronik. Bevor Sie die Konzepte und Theorien der Schaltungsanalyse untersuchen, lassen Sie uns wissen, was eine Schaltung ist.

Ein Stromkreis kann als geschlossener oder offener Regelkreis definiert werden, der aus elektrischen und elektronischen Bauteilen besteht und zwischen diesen eine Verbindung aufweist. Die Schaltungsanalyse ist die Methode zur Bestimmung des erforderlichen Strom- oder Spannungswerts an jedem Punkt der Schaltung durch Untersuchung und Analyse der Schaltung. Es gibt zahlreiche verschiedene Methoden zur Schaltungsanalyse, die gemäß geeigneten Bedingungen verwendet werden.

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Ideale Schaltungselemente

Eine ideale Schaltung kann als eine Schaltung ohne Verluste definiert werden. somit das Auftreten von 100% Eingangsleistung auf der Ausgangsseite. Eine ideale Schaltung besteht aus drei idealen Elementen. Sie sind - Widerstände, Kondensator, Induktor.

• Widerstände: Widerstände sind passive elektrische Komponenten, die verwendet werden, um dem Fluss von Elektronen in einem Stromkreis Widerstand zu leisten. Die Spannung über dem Widerstand wird durch ein berühmtes Gesetz ausgedrückt, das als Ohmsches Gesetz bekannt ist. Es sagt, dass "Die Spannungen sind direkt proportional zu den Strömen". Wenn V und I jeweils den Spannungswert und den Strom bezeichnen, dann

V ∝ I.

Oder V = IR

Hier steht R für die Widerstand oder Widerstandswert. Die Einheit wird durch Ohm (Ω) angegeben.  Das folgende Bild

repräsentiert den Widerstand -

Der folgende mathematische Ausdruck gibt die von einem Widerstand gespeicherte Leistung an.

P = VI

Oder P = (IR) I.

Oder P = I.²R

Oder P = V.² / R

• Kondensator: Ein typischer Kondensator ist ein passives elektrisches Gerät, das elektrische Energie in einem elektrischen Feld speichert. Es ist ein Gerät mit zwei Anschlüssen. Die Kapazität ist als Wirkung des Kondensators bekannt. Die Kapazität hat eine Einheit – Farad (F). Das Kondensator wird in der Schaltung durch das folgende Bild dargestellt.

Die Beziehung zwischen Ladungen und Kapazität ist gegeben durch Q = Lebenslaufwobei C der Kapazitätswert ist, Q die Ladung ist, V die angelegte Spannung ist.

Die aktuelle Beziehung kann aus der obigen Gleichung abgeleitet werden. Lassen Sie uns beide Seiten in Bezug auf die Zeit unterscheiden.

dQ / dt = C dV / dt; C ist ein konstanter Wert

Oder I = C dV / dt; als I = dQ / dt.

In einem Kondensator gespeicherte Leistung kann als beschrieben beschrieben werden

P = VI

Oder P = VC dV / dt

Nun ist die Energie gegeben als U = ∫ p dt

Oder U = ∫ VC (dV / dt) dt

Oder U = C ∫ V dV

Wenn wir annehmen, dass der Kondensator zu Beginn der Schaltung entladen wurde, kommt die Leistung wie folgt U = ½ CV².

• Induktor: Der Induktor ist ein weiteres passives Gerät, das in einer idealen Schaltung vorhanden ist. Es hält Energien in einem Magnetfeld. Die Induktivitätseinheit wird von Henry (H) angegeben. Die Beziehung zwischen Spannung und Induktivität ist unten angegeben.

V = L dI / dt

Die reservierten Energien werden in aktueller Form an die Schaltung zurückgegeben. Das folgende Bild zeigt den Induktor in der Schaltung.

Die Leistung eines Induktors ist gegeben als P = VI.

Oder P = I * L (dI / dt)

Wieder ist die Energie U = ∫ p dt

Oder U = ∫ I * L (dI / dt) dt

Oder U = L ∫ I dI

Die Energie kommt als U = ½ LI².

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Realistische Schaltungselemente

Ideale Schaltungskomponenten sind für ideale Schaltungen. Sie sind in realen Schaltkreisen nicht anwendbar. Die Hauptmerkmale bleiben jedoch für die Elemente gleich. Elemente erleiden einen gewissen Verlust, haben einige Toleranzwerte und einige Abstraktionen, während sie verwendet werden.

Die Arbeitsprinzipien und Gleichungen werden in realen Bereichen geändert. Während des Betriebs werden auch einige andere Faktoren hinzugefügt. Beispielsweise arbeiten Kondensatoren in Hochfrequenzbereichen unterschiedlich. Widerstände erzeugen während des Betriebs ein Magnetfeld.

• Widerstände: Die realen Widerstände sollten so gemacht werden, dass sie dem Ohmschen Gesetz so nahe wie möglich kommen. Der Widerstand, den ein Widerstand bietet, hängt vom Material und der Form des Widerstands ab.

Ein echter Widerstand kann durch selbst erzeugte Wärme zerstört oder durchgebrannt werden. Für jeden Widerstand wird über die Farbcodes ein bestimmtes Toleranzniveau angegeben.

• Kondensatoren: Die realistischen Kondensatoren sollten so gestaltet sein, dass sie der Kondensatorgleichung so nahe wie möglich kommen. Zum Aufbau eines Kondensators werden zwei leitende Flächen benötigt. Sie werden zusammengelegt und mit Luft oder einem anderen Material dazwischen gefüllt. Der Kondensatorwert hängt von der Oberfläche des Leiters und dem Abstand zwischen ihnen sowie von der Permittivität des Innenmaterials ab. Es gibt verschiedene Kategorien von Kondensatoren auf dem Markt. Einige von ihnen sind - Elektrolytkondensator, Tantalkondensatoren, usw.

Kondensatoren sind an ihren Klemmen mit Draht verbunden. Das verursacht Widerstand und eine geringe Impedanz. Ein Spannungsanstieg an den Kondensatoren beschädigt manchmal die Isoliermaterialien zwischen den Platten.

• Induktivitäten: Die realistischen oder realen Induktoren sollten so hergestellt werden, dass sie der Induktorgleichung so nahe wie möglich kommen. Induktivitäten sind Drosseln von Spulen. Sie induzieren Magnetfelder, um elektrische Energien zu speichern.

Induktivitäten werden unter Verwendung der Wicklungsdrähte in einer spulenartigen Struktur hergestellt: Je mehr die Wicklung, desto stärker das Magnetfeld. Das Platzieren eines magnetischen Materials in der Spule würde den magnetischen Effekt erhöhen. Wenn diese Drähte nun um das Material gewickelt werden, entsteht Widerstand. Es muss auch groß genug sein, um das Magnetfeld zu akkumulieren. Das verursacht manchmal Probleme.

Ideale Energiequellen

Eine ideale Schaltung benötigt eine ideale Energiequelle. Es gibt zwei Arten idealer Energiequellen. Sie sind - ideale Spannungsquelle und ideale Stromquelle.

Ideale Spannungsquelle: Ideale Spannungsquellen liefern zu jedem Zeitpunkt eine konstante Spannungsmenge. Die Spannung ist in der gesamten Quelle konstant. In der Realität gibt es keine ideale Quelle für Schaltungen. Es wird davon ausgegangen, die Schaltungsanalyse zu vereinfachen. Das folgende Bild zeigt eine ideale Spannungsquelle.

Ideale Stromquelle: Ideale Stromquellen liefern Ströme unabhängig von der Spannungsänderung im Stromkreis. Eine ideale Stromquelle ist eine Annäherung, die nicht in der Realität stattfindet, sondern erreicht werden kann. Das folgende Bild zeigt die ideale Stromquelle in einer Schaltung.

Reale Energiequellen für Stromkreise

Echte elektrische oder elektronische Schaltkreise benötigen natürliche Energiequellen. Es gibt einige Unterschiede zwischen idealen und realen Energiequellen, obwohl das Hauptprinzip der Energieversorgung des Stromkreises dasselbe bleibt. Es gibt verschiedene Arten von realen Energiequellen. Einige sind sogar von anderen Quellen abhängig. Wie - Spannungsgesteuerte Stromquelle, Stromgesteuerte Stromquelle usw. Wir werden sie in diesem Artikel zur Schaltungsanalyse kurz diskutieren.

• Spannungsquellen: Reale Spannungsquellen haben einen Innenwiderstand, der als in Reihe mit der Spannungsquelle liegend angesehen wird. Egal wie vernachlässigbar der Widerstand ist, er beeinflusst die VI-Charakteristik der Schaltung. Es gibt zwei Arten von Spannungsquellen:

1. Unabhängige Spannungsquelle
2. Abhängige Spannungsquelle

• Spannungsgesteuerte Spannungsquelle
• Stromgesteuerte Spannungsquelle.

• Spannungsgesteuerte Spannungsquelle: Wenn eine andere Spannungsquelle von einer Spannungsquelle gesteuert wird, spricht man von einer spannungsgesteuerten Spannungsquelle. V0 = AVc gibt Spannungsausgang; Hier stellt A die Verstärkung dar und Vc ist die Steuerspannung.
• Stromgesteuerte Spannungsquelle: Wenn eine andere Spannungsquelle von einer anderen Stromquelle in der Schaltung gesteuert wird, spricht man von einer stromgesteuerten Stromquelle. V0 = AIc gibt die Ausgabe; Hier repräsentiert A die Verstärkung und Ic steuert den Strom.

• Aktuelle Quellen: Reale Stromquellen haben einen Innenwiderstand. Der Widerstand kann vernachlässigbar sein, wirkt sich jedoch auf die gesamte Schaltung aus. Die Stromquelle kann von zwei Arten sein.

1. Abhängige Quelle
2. Unabhängige Quelle

Unabhängige Quelle: Diese Stromquellen sind nicht von anderen Energiequellen der Schaltung abhängig. Es bietet einen kleinen Widerstand, der das VI-Kennfeld ändert.

Abhängige Stromquellen: Diese Stromquellen sind abhängig von anderen Energiequellen, die in den Schaltkreisen vorhanden sind. Sie können in zwei Kategorien eingeteilt werden

• Stromgesteuerte Stromquelle
• Spannungsgesteuerte Stromquelle.

• Stromgesteuerte Stromquelle: Wenn eine andere Stromquelle eine Stromquelle steuert, spricht man von einer stromgesteuerten Stromquelle. I0 = AIc gibt die Ausgabe; Hier steht A für die Verstärkung und Ic für den Steuerstrom.
• Spannungsgesteuerte Stromquelle: Wenn eine Stromquelle von einer anderen Stromquelle in der Schaltung gesteuert wird, spricht man von einer spannungsgesteuerten Stromquelle. I0 = AVc gibt die Ausgabe; Hier repräsentiert A die Verstärkung und Vc steuert die Spannung.

Wichtige Terminologien für die Schaltungsanalyse

Die Schaltungsanalyse ist ein weites Feld, das jahrelange Forschungen von Wissenschaftlern und Erfindern umfasst. Es ist mit vielen Theorien und Terminologien aufgewachsen. Lassen Sie uns noch einige der Vorwahlen besprechen wichtige Schaltungstheorie Terminologien, die in den Abschnitten benötigt werden.

• Elemente / Komponenten: Jedes in der Schaltung vorhandene und angeschlossene elektrische Gerät wird als Elemente oder Komponenten der Schaltung bezeichnet.
• Knoten / Kreuzung: Knoten sind die Knotenpunkte, an denen zwei oder mehr Elemente verbunden werden.
• Referenzknoten: Referenzknoten sind willkürlich ausgewählte Knoten als Referenzpunkt zum Starten der Berechnung und Analysieren Sie die Schaltung.
• Geäst: Zweige sind die Teile der Schaltung, die die Knoten verbinden. Ein Zweig besteht aus einem Element wie einem Widerstand, Kondensatoren usw. Die Anzahl der Zweige gibt die Anzahl der Elemente in der Schaltung an.
• Schleife: Schleife: Schleifen sind geschlossene Pfade, deren Startpunkt und Endpunkt identisch sind.
• Gittergewebe: Maschen sind die minimale Schleife innerhalb eines Stromkreises ohne Überlappung.
• Schaltung: Das Wort "Schaltung" stammt aus dem Wort "Kreis". Eine typische Schaltung wird als miteinander verbundene Baugruppen verschiedener elektrischer und elektronischer Geräte bezeichnet.

• Hafen: Der Port wird als die beiden Anschlüsse bezeichnet, an denen der gleiche Strom wie der andere fließt.
• Boden: Masse wird als einer der Referenzknoten betrachtet und weist einige Eigenschaften auf. Es ist eine physikalische Verbindung, die mit der Erdoberfläche verbunden ist. Dies ist für die Sicherheit der Schaltung von entscheidender Bedeutung. Das folgende Bild zeigt die Darstellung der Masse in einer Schaltung.

Sudipta Roy

Hallo, ich bin Sudipta Roy. Ich habe einen B. Tech in Elektronik gemacht. Ich bin ein Elektronik-Enthusiast und widme mich derzeit dem Bereich Elektronik und Kommunikation. Ich habe großes Interesse an der Erforschung moderner Technologien wie KI und maschinellem Lernen. Mein Ziel ist es, allen Lernenden genaue und aktuelle Daten zur Verfügung zu stellen. Es macht mir große Freude, jemandem beim Wissenserwerb zu helfen.
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