Obwód elektryczny

0
51

Obwodem elektrycznym określa się zespół odpowiednio połączonych elementów elektrycznych, przy czym sposób połączeń tworzy przynajmniej jedną drogę zamkniętą dla przepływu prądu elektrycznego. Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi tego rodzaju układy są: opór elektryczny, napięcie elektryczne i natężenie prądu. Pojęcie obwodu elektrycznego wprowadzone zostało po raz pierwszy w pracach Georga Ohma.

Schemat elektryczny

Schemat elektryczny jest graficznym odwzorowaniem połączeń takiego obwodu, zrealizowanym za pomocą standaryzowanych i ogólnie przyjętych symboli graficznych.

Budowa

W skład obwodu elektrycznego wchodzą: elementy aktywne (źródła napięciowe, prądowe), pasywne (odbiorniki) i pomocnicze (przewody, gniazda, wyłączniki, bezpieczniki itp.).

Łączenie elementów

Istnieją dwa podstawowe rodzaje połączeń elementów obwodu elektrycznego: szeregowe i równoległe. Złożone obwody charakteryzują się mieszanym rodzajem połączeń. Analiza tego rodzaju obwodów jest realizowana z wykorzystaniem praw Kirchhoffa. Wymienionym połączeniom podlegają wszystkie rodzaje elementów wchodzących w skład obwodu, zarówno odbiorniki, jak i źródła.

Podział

Podstawowym sposobem klasyfikacji obwodów jest ich podział ze względu na liniowość:

  • obwody liniowe (wszystkie elementy obwodu spełniają prawo Ohma, które jest podstawowym prawem obwodów elektrycznych). Zależności między wielkościami określającymi tego typu obwody można przedstawić za pomocą liniowych równań różniczkowych o stałych współczynnikach, 
  • obwody nieliniowe (dla niektórych elementów takich obwodów zależność prądów i napięć może mieć funkcję nieliniową).

Ze względu na rodzaje źródeł (okresowa zależność natężenia prądu od czasu) obwody elektryczne można podzielić na:

  • obwody prądu stałego (wartości prądów nie zmieniają się w czasie),
  • układy prądu przemiennego (np. układy prądu okresowo zmiennego, w którym wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, cykliczny sposób, z określoną częstotliwością). Właściwości układów zmiennych w czasie charakteryzowane są za pomocą równań różniczkowych, których współczynniki są funkcjami czasu.

Obwody można podzielić także ze względu na zależności czasowo-napięciowe (informacja niesiona przez prąd): 

  • obwody analogowe (wartości prądu i napięcia mogą przyjmować nieskończenie ciągłe przedziały wartości),
  • obwody cyfrowe (napięcia mogą przyjmować jedynie określone poziomy wartości).

 

W obwodach elektrycznych można wyróżnić tzw. układy podstawowe, wśród nich znajdują się np. dwójniki i czwórniki elektryczne

 

Zachodzące procesy energetyczne

W obwodach elektrycznych zachodzą określone procesy energetyczne:

  • wytwarzanie energii (zamiana określonego rodzaju energii, np. chemicznej, na energię elektryczną),
  • akumulacja energii,
  • rozpraszanie energii.

W rzeczywistych elementach układów elektronicznych zachodzi na ogół więcej niż jeden z wymienionych procesów, przy czym zawsze daje się wyróżnić określony proces dominujący.

 

Przy analizie obwodów elektrycznych wykorzystuje się bardzo często rachunek operatorowy, a zwłaszcza transformację Laplace’a i przekształcenie Fouriera, a także rachunek macierzowy.

Dodaj komentarz

avatar
  Subscribe  
Powiadom o