DC stroombane | 5+ Belangrike metodes van analise


Besprekingspunte : DC stroombane

  1. Inleiding tot DC Circuits
  2. Kirchhoff se Wette
  3. Kirchhoff se huidige wet (KCL)
  4. Kirchhoff se spanningswet (KVL)
  5. Node-spanningsmetode
  6. Mesh huidige metode
  7. Loop huidige metode
  8. Enkele belangrike vrae wat verband hou met DC Circuits

Inleiding tot DC Circuits

DC staan ​​vir Direct Current. As die energiebronfase nie met tyd verander nie, sal daar na die stroombaan verwys word as GS-kringe. Primêre energiebronne vir GS-stroombane is batterye of soortgelyke bestendige kragverskaffers. Hulle het 'n reeks van 5 Volt tot 24 Volt. As jy die energiesimbool van 'n stroombaan sien, kan 'n mens verstaan ​​of dit is WS stroombaan of DC Circuits. Die simbole word hieronder gegee.

Kirchhoff se Wette

Gustav Robert Kirchhoff was 'n vooraanstaande fisikus van Duitse oorsprong. Sy navorsing wat verband hou met elektriese stroombane het ons twee primêre maar die mees kritieke wette vir stroombaananalise gegee. Hierdie wette staan ​​tipies bekend as Kirchhoff se wette. Hy het met wette vorendag gekom vir beide stroom en spanning. Hulle is algemeen bekend as – Kirchhoff se huidige wet en Kirchhoff se spanningswet. Hierdie wette is fundamentele reëls vir DC stroombane analise.

Voordat jy Kirchhoff se wette bestudeer, behoort 'n mens basiese kringeienskappe van nodusse, aansluitings, lusse, maas, takke, ens te hê. Enkele definisies word hieronder gegee; Gaan asseblief die kringanalise-artikel na vir meer sulke primêre terminologieë.

  • Knooppunt/aansluitings: Nodus of aansluiting in 'n stroombaan staan ​​bekend as die verbindingspunt van twee of meer getalle komponente.
  • Lus: 'n Lus in 'n stroombaan word gedefinieer as 'n geslote pad wat vanaf 'n spesifieke nodus begin, deur enige deel van die stroombaan beweeg en by daardie spesifieke punt eindig. Daar is 'n punt om te onthou dat die pad enige stroombaandeel net vir een keer kan loop. 'n Lus kan enige ander lus van die stroombaan insluit of oorvleuel.
  • maas: Mesh kan gesê word as die kleinste lus moontlik in 'n stroombaan wat geen oorvleueling het nie en geen ander lus daarin insluit nie.
  • Kirchhoff se Huidige Wet word dikwels geïnterpreteer as die Eerste Wet van Kirchhoff of Kirchhoff se Junction-wet. Dit handel oor die huidige vergelykings van 'n nodus of aansluiting.
  • Kirchhoff se Spanningswet word dikwels geïnterpreteer as die Tweede Wet van Kirchhoff of Kirchhoff se luswet. Dit handel oor die spanningsvergelykings van 'n lus.

Kirchhoff se huidige wet (KCL)

"Kirchhoff se huidige wet bepaal dat die som van die inkomende stroom na 'n nodus gelyk is aan die som van die uitgaande stroom vanaf die nodus."

Wiskundig kan dit as die volgende vergelyking gestel word.

∑Ekin = ∑ Ekuit

DC Circuits, KCL
DC stroombane, beeld – 1

Uit die bostaande beeld kan ons waarneem dat die strome I1 en ek4 kom na die nodus terwyl ek2 en ek3 is uitgaande strome. Dus, ons kan volgens Kirchhoff se Huidige Wet skryf dat –

I1 + I4 = Ek2 + I3

Of, ek1 + I4 - Ek2 - Ek3 = 0

Konsepkontrole: Wat sal die huidige waarde vir die tak I wees5? Met dien verstande dat ek1= 2 mA, I2= 1 mA, I3= 4 mA, I4= 1 mA en I6= 2 mA.

DC Circuits, KCL
DC stroombane, beeld – 2

Oplossing: Om hierdie tipe probleem van DC Circuits op te los, vind eers die verlangde nodus uit. Skei dan die inkomende en uitgaande stroomkomponente. Pas dan Kirchhoff se huidige wet toe en vind die oplossing uit.

Die inkomende strome is I1Ek3Ek4.

Die uitgaande strome is I2Ek5Ek6.

Die ontbrekende komponent is I5, wat uitgaande is.

Nou, van KCL, weet ons dat –∑Iin = ∑ Ekuit

So, ons kan skryf -

I1 + I3 + I4 = Ek2 + I5 + I6

Of, ek5 = Ek1 + I3 + I4 - Ek2 - Ek6

Of, ek5 = 2 mA + 4 mA + 1 mA – 1 mA – 2 mA

Of, ek5 = 4 mA

Kirchhoff se spanningswet (KVL)

van Kirchhoff Spanningswet bepaal dat die spanning rondom 'n lus van die stroombaan gelyk is aan nul, en die algebraïese som van spanningsval by elke tak in daardie lus is ook gelyk aan nul.

Wiskundig kan dit as die volgende vergelyking gestel word.

Σ Vn = 0

Vn verteenwoordig die spanning rondom n elemente of tak van die lus.

DC Circuits, KVL
DC stroombane,
Beeldkrediet – KwinkunksKirchhoff-spanningswetCC BY-SA 3.0

Uit die bostaande prent kan ons skryf dat,

VAB +VBC +VCD +VDA = 0

Kirchhoff se spanningswet het min kenmerke. Sommige van hulle is -

  • Terwyl jy 'n stroombaan ontleed, as jy jou pad met 'n nodus begin, moenie enige ander lus in jou pad insluit nie, en eindig jou pad in dieselfde nodus, dan sal die som van spanning deur daardie pad nul wees.
  • Die pad kan in enige rigting wees; die Kloksgewys of antikloksgewys pad beïnvloed nie Kirchhoff se spanningswet nie.
  • 'n Tipiese komplekse stroombaan kan baie lusse hê. KVL is geldig vir elke moontlike lus van die stroombaan.

Knoopspanningsmetode

Die nodus spanning metode is nog 'n nuttige metode vir die ontleding van die GS-stroombaan. Dit is afgelei van Kirchhoff se huidige wet. SPICE – 'n simulator sagteware bevat hierdie metode. Eintlik is hierdie metode gemakliker om die hele stroombaan te implementeer en te ontleed. Die gebruik van die metode help ons om uit Kirchhoff se spanningswet ontslae te raak as ons wil.

  • Knoopspanning: Node spanning is 'n konsep wat nodig is vir die Node Voltage Metode. Dit kan gedefinieer word as die potensiaalverskil tussen twee nodusse.

Stappe om te volg: Die knoopspanningsmetode kan op die GS-stroombane toegepas word deur die onderstaande stappe te volg.

  • Kies 'n verwysingsnodus. In die meeste gevalle word die grondknooppunt gekies.
  • Noem al die ander nodusse van die stroombaan.
  • Begin met die nodusse, wat blykbaar maklik is. Die energiebron (verkieslik spanningsbron) nodus wat met die verwysingsnodus gekoppel is, sal gemakliker wees.
  • Pas nou Kirchhoff se huidige wet vir elke nodus toe. Doen ook die berekeninge van hm se wet.
  • Vind die oplossings vir al die nodusspannings.
  • Vind uit enige stroom van die stroombaan met behulp van Ohm se wet.

Mesh huidige metode

Die maasstroommetode is nog 'n doeltreffende metode vir GS-stroombaananalise. Dit is afgelei van Kirchhoff se Spanningswet, en 'n nuwe metode genaamd "Loop current metode" is van hierdie metode afgelei. Dit het 'n bykomende voordeel bo ander stroombaananalisemetodes aangesien dit nie vereis om 'n 2E aantal stroombaanvergelykings op te los nie (E staan ​​vir die aantal elemente van die stroombaan). Die bestudering van hierdie metode vereis 'n voldoende vlak van begrip van die konsep van lusse en maas.

  • Lusstroom: Lusstroom is 'n konsep wat nodig is vir hierdie metode. Dit word gedefinieer as die stroom deur enige lus of maas van die stroombaan.
  • Superposisie-beginsel: Superposisie staan ​​vir algemene optelling. Hier stel superposisie-beginsel dat lusstrome bymekaar getel kan word om die werklike stroomelement te kry.
  • Lineariteit: Lineariteitskenmerke help om die beginsel van superposisie te gebruik. Lineariteit is om spanning te vermenigvuldig met 'n konstante en om die stroom as konstant die vermenigvuldigde produk te kry.

Stappe om te volg: Mesh huidige metode kan toegepas word deur die onderstaande stappe te volg.

  • Merk die maas (bekend as oop vensters van die stroombaan).
  • Kies 'n spesifieke konstante stroomrigting (óf kloksgewys óf antikloksgewys), wat almal vir elke maas toegepas word. Gee ook huidige veranderlikes aan elke maas.
  • Pas Kirchhoff se Spanningswet vir elke maas toe en skryf die vergelykings neer.
  • Bereken die resulterende stelsel vir al die maasvergelykings.
  • Gebruik Ohm se wet en vind die verlangde stroom- en spanningskomponente uit.

Lusstroommetode

Ons kan sê dat die Loop huidige metode 'n opgedateerde weergawe van die Mesh Current metode is. Hierdie metode is gewild en nuttig vir nie-planêre stroombane.

Stappe om te volg: lusstroommetode kan gebruik word om GS-stroombane te analiseer deur die onderstaande stappe te gebruik.

  • Merk die maas (bekend as 'n oop venster van die stroombaan). Identifiseer ook die lusse.
  • Kies 'n spesifieke konstante stroomrigting (óf kloksgewys óf antikloksgewys), wat almal vir elke maas toegepas word. Gee ook huidige veranderlikes aan elke maas of die lusse.
  • Bereken die resulterende stelsel vir al die maas- en lusstroomvergelykings.
  • Gebruik Ohm se wet en vind die verlangde spanning en stroomkomponent uit.  

Enkele belangrike vrae wat verband hou met DC Circuits

1. Wat is die hoofgedagte agter Kirchhoff se huidige wet?

Antwoord: Tdie hoofgedagte agter Kirchhoff se huidige wet is die teorie dat ladings nie op een punt opgehoop kan word nie.

2. Skryf 'n paar beperkings van Kirchhoff se wette neer.

Antwoord: Kirchhoff se albei wette het sekere beperkings. Hulle word hieronder gelys.

  • Kirchhoff se huidige wet kom met die aanname dat geleiers en drade die enigste media vir die vloei van stroom is. In werklikheid, in hoëfrekwensiekringe, kan ons die stroomvloei in oop stroombane waarneem soos wat standaard geleiers werk soos transmissielyne.
KCL word geskend in transmissielyne, gelykstroombane, beeld – 4 Beeldkrediet – Sbyrnes321Transmissielyn animasie3CC0 1.0
  • Kirchhoff se Spanningswet kom met die aanname dat elke geslote lus van die stroombaan vry sal wees van die effek van die magneetveld, meer spesifiek, die fluktuerende magneetveld. Maar in die hoëfrekwensiekringe word hierdie toestand nie bevredig nie.

3. Nodale analise is gebaseer op die wet van energiebesparing—sê of die gegewe sin waar of onwaar is.

Antwoord: Onwaar. Nodale analise is gebaseer op Kirchhoff se huidige wet, en ook Kirchhoff se eerste wet ondersteun die behoud van ladings, nie energie nie.

4. Wat is die effek op die stroombaan se stroom as die energiebronne in parallel gekoppel is?

Antwoord: Die stroom van die hele stroombaan word verhoog.

Sudipta Roy

Ek is 'n elektroniese entoesias en tans toegewy aan die veld van elektronika en kommunikasie. Ek het 'n groot belangstelling daarin om moderne tegnologieë soos KI en Masjienleer te verken. My geskrifte is daaraan gewy om akkurate en bygewerkte data aan alle leerders te verskaf. Om iemand te help om kennis op te doen, gee my groot plesier. Kom ons koppel deur LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

Onlangse plasings