Οι θεμελιώδεις γνώσεις και δεξιότητες των βασικών ηλεκτρικών κυκλωμάτων λειτουργούν πάντα ως ισχυρή βάση για τεχνικά καλή εμπειρία. Οι μαθητές μπορούν επίσης να εξοικειωθούν έντονα με αυτά τα βασικά κυκλώματα, ιδίως με την πρακτική εμπειρία. Το βασικό κύκλωμα βοηθά έτσι τον μαθητή να αποκτήσει κατανόηση του βασικά συστατικά και τα χαρακτηριστικά του κυκλώματος ενώ είναι σε λειτουργία.
Αυτό το άρθρο παρέχει θεμελιώδεις έννοιες για δύο τύπους ηλεκτρικών κυκλωμάτων: κυκλώματα AC και DC. Ανάλογα με τον τύπο της πηγής, η ηλεκτρική ενέργεια ποικίλλει ως εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) και συνεχές ρεύμα (DC).
Βασικά κυκλώματα DC
Στα κυκλώματα DC, η ηλεκτρική ενέργεια ρέει σε σταθερή κατεύθυνση με σταθερή πολικότητα που δεν ποικίλλει με το χρόνο. Ένα κύκλωμα DC χρησιμοποιεί σταθερή τρέχοντα στοιχεία όπως συνδυασμοί αντιστάσεων και αντιστάσεων παροδικά εξαρτήματα όπως επαγωγείς και πυκνωτές που δείχνουν μετρητές όπως κινούμενα πηνία βολτόμετρα και αμπερόμετρα πηγές τροφοδοσίας μπαταρίας κ.λπ.
Για την ανάλυση αυτών των κυκλωμάτων, διαφορετικά εργαλεία όπως νόμος ohms, νόμοι τάσης και ρεύματος όπως KCL, KVL και θεωρήματα δικτύου όπως Thevinens, Nortons, Mesh analysis, κλπ. Τα παρακάτω είναι μερικά από τα βασικά κυκλώματα DC που εκφράζουν τη φύση λειτουργίας ενός κυκλώματος DC.
Σειρά και παράλληλα κυκλώματα
Βασικά κυκλώματα DC
Τα ανθεκτικά φορτία αντιπροσωπεύουν τα φορτία φωτισμού που συνδέονται σε διάφορες διαμορφώσεις για την ανάλυση των κυκλωμάτων DC που φαίνονται στο σχήμα. Ο τρόπος σύνδεσης φορτίων αλλάζει σίγουρα τα χαρακτηριστικά του κυκλώματος.
Σε ένα απλό κύκλωμα DC, ένα φορτίο αντίστασης ως λαμπτήρας συνδέεται μεταξύ των θετικών και αρνητικών ακροδεκτών της μπαταρίας. Η μπαταρία παρέχει την απαιτούμενη ισχύ στον λαμπτήρα και επιτρέπει στον χρήστη να τοποθετήσει έναν διακόπτη για να ενεργοποιήσει ή να σβήσει σύμφωνα με τις απαιτήσεις.
Σειρά και παράλληλες αντιστάσεις
Τα φορτία ή οι αντιστάσεις συνδέονται εν σειρά με την πηγή DC, ως ηλεκτρικό σύμβολο για φορτίο φωτισμού, κοινό κύκλωμα μεριδίου κυκλώματος, αλλά η τάση στα μεμονωμένα φορτία ποικίλλει και προστίθεται για τη λήψη της συνολικής τάσης. Υπάρχει λοιπόν μια μείωση τάσης στο τέλος της αντίστασης σε σύγκριση με το πρώτο στοιχείο σε σειρά σύνδεσης. Και, αν υπάρχει κάποιο φορτίο από το κύκλωμα, ολόκληρο το κύκλωμα θα είναι ανοιχτό.
Σε παράλληλη διαμόρφωση, η τάση είναι κοινή για κάθε φορτίο, αλλά το ρεύμα ποικίλλει ανάλογα με την βαθμολογία του φορτίου. Δεν υπάρχει πρόβλημα σε ανοιχτό κύκλωμα ακόμη και αν ένα φορτίο είναι εκτός του κυκλώματος. Πολλές συνδέσεις φορτίου είναι αυτού του τύπου, για παράδειγμα η σύνδεση καλωδίωσης στο σπίτι.
Τύποι κυκλωμάτων DC
Επομένως, από τα παραπάνω κυκλώματα και σχήματα, μπορεί κανείς να βρει εύκολα τη συνολική κατανάλωση φορτίου, την τάση, το ρεύμα και την κατανομή ισχύος σε ένα κύκλωμα DC.
Βασικά κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος
Σε αντίθεση με το ρεύμα συνεχούς ρεύματος, η τάση εναλλασσόμενου ρεύματος ή το ρεύμα αλλάζει την κατεύθυνση της περιοδικά καθώς αυξάνεται από το μηδέν στο μέγιστο, και μειώνεται ξανά στο μηδέν, στη συνέχεια συνεχίζει αρνητικά στο μέγιστο και στη συνέχεια επιστρέφει στο μηδέν Η συχνότητα αυτού του κύκλου είναι περίπου 50 κύκλοι ανά δευτερόλεπτο στην Ινδία. Για εφαρμογές υψηλής ισχύος, το AC είναι κυρίαρχη και αποτελεσματικότερη πηγή από το DC. Η ισχύς δεν είναι ένα απλό προϊόν τάσης και ρεύματος όπως στο DC, αλλά εξαρτάται από τα εξαρτήματα του κυκλώματος. Ας δούμε τη συμπεριφορά του κυκλώματος AC με τα βασικά στοιχεία.
Κύκλωμα AC με αντίσταση
Κύκλωμα AC με αντίσταση
Σε αυτόν τον τύπο κυκλώματος, η τάση που πέφτει στην αντίσταση είναι ακριβώς σε φάση με το ρεύμα όπως φαίνεται στην εικόνα. Αυτό σημαίνει ότι όταν η στιγμιαία τάση τιμής είναι μηδέν, η τρέχουσα τιμή εκείνη τη στιγμή είναι επίσης μηδέν. Και επίσης, όταν η τάση είναι θετική κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύματος του σήματος εισόδου, το ρεύμα είναι επίσης θετικό, έτσι η ισχύς είναι θετική ακόμη και όταν βρίσκονται σε αρνητικό μισό κύμα της εισόδου. Αυτό σημαίνει ότι η ισχύς AC σε μια αντίσταση διαχέεται πάντα ως θερμότητα ενώ την παίρνει από την πηγή, ανεξάρτητα από το αν το ρεύμα είναι θετικό ή αρνητικό.
Κύκλωμα AC με πηνία
Οι επαγωγείς αντιτίθενται στη μεταβολή του ρεύματος μέσω αυτών, όχι σαν τους αντιστάτες που αντιτίθενται στη ροή του ρεύματος. Αυτό σημαίνει ότι όταν αυξάνεται το ρεύμα, η επαγόμενη τάση προσπαθεί να αντιταχθεί σε αυτήν την αλλαγή του ρεύματος ρίχνοντας την τάση. Η τάση που πέφτει σε έναν επαγωγέα είναι ανάλογη με τον ρυθμό μεταβολής του ρεύματος.
Κύκλωμα AC με πηνία
Επομένως, όταν το ρεύμα βρίσκεται στη μέγιστη κορυφή του (χωρίς ρυθμό αλλαγής σχήματος), η στιγμιαία τάση εκείνη τη στιγμή είναι μηδέν και η αντίστροφη συμβαίνει όταν το ρεύμα κορυφώνεται στο μηδέν (μέγιστη αλλαγή της κλίσης του), όπως φαίνεται στο σχήμα . Επομένως δεν υπάρχει καθαρή ισχύς στο κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος.
Έτσι, η στιγμιαία ισχύς του επαγωγέα, σε αυτό το κύκλωμα, είναι τελείως διαφορετική από το κύκλωμα DC, όπου βρίσκεται στην ίδια φάση. Όμως, σε αυτό το κύκλωμα, απέχει 90 μοίρες, οπότε η ισχύς είναι αρνητική, μερικές φορές, όπως φαίνεται στο σχήμα. Αρνητική ισχύς σημαίνει ότι η ισχύς απελευθερώνεται πίσω στο κύκλωμα καθώς την απορροφά στον υπόλοιπο κύκλο. Αυτή η αντίθεση της τρέχουσας αλλαγής ονομάζεται αντιδραστικότητα και εξαρτάται από τη συχνότητα του κυκλώματος λειτουργίας.
Κύκλωμα AC με πυκνωτές
ΠΡΟΣ ΤΗΝ Πυκνωτής αντιτίθεται σε μια αλλαγή στην τάση, η οποία είναι παρόμοια με έναν επαγωγέα που αντιτίθεται σε μια αλλαγή στο ρεύμα. Παρέχοντας ή αντλώντας ρεύμα, αυτός ο τύπος αντίστασης λαμβάνει χώρα και αυτό το ρεύμα είναι ανάλογο με το ρυθμό αλλαγής της τάσης στον πυκνωτή.
Κύκλωμα AC με πυκνωτές
Εδώ, το ρεύμα μέσω του πυκνωτή είναι το αποτέλεσμα της αλλαγής της τάσης στο κύκλωμα. Επομένως, το στιγμιαίο ρεύμα είναι μηδέν όταν η τάση βρίσκεται στην μέγιστη τιμή της (χωρίς αλλαγή κλίσης τάσης) και είναι μέγιστη όταν η τάση είναι μηδέν, οπότε η ισχύς εναλλάσσεται επίσης σε θετικούς και αρνητικούς κύκλους. Αυτό σημαίνει ότι δεν διαλύει την ενέργεια αλλά απλώς απορροφά και απελευθερώνει τη δύναμη.
Η συμπεριφορά κυκλώματος AC μπορεί επίσης να αναλυθεί συνδυάζοντας τα παραπάνω κυκλώματα όπως RL, RC και Κυκλώματα RLC σε σειρά καθώς και σε παράλληλους συνδυασμούς. Επίσης, οι εξισώσεις και οι τύποι των παραπάνω κυκλωμάτων εξαιρούνται σε αυτό το άρθρο για τη μείωση της πολυπλοκότητας, αλλά η γενική ιδέα είναι να δοθεί μια βασική ιδέα για τα ηλεκτρικά κυκλώματα.
Ελπίζουμε να έχετε κατανοήσει αυτά τα βασικά ηλεκτρικά κυκλώματα , και θα ήθελα να έχω περαιτέρω πρακτική εμπειρία σε διάφορα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά κυκλώματα. Για οποιαδήποτε από τις απαιτήσεις σας, σχολιάστε την ενότητα σχολίων που δίνεται παρακάτω. Είμαστε πάντα έτοιμοι να σας βοηθήσουμε να καθοδηγήσετε σε αυτόν τον συγκεκριμένο τομέα της επιλογής σας.
Φωτογραφικές μονάδες
- Τύποι κυκλωμάτων DC από wikia.nocookie
- Κύκλωμα AC με αντίσταση από physics.sjsu
- Κύκλωμα AC με πυκνωτές από κλειδί
