Cấu trúc liên kết mạch—Khái niệm cơ bản
Mạch điện là một tập hợp các thiết bị (phần tử) và các dây kết nối của chúng mà dòng điện có thể chạy qua. Tất cả các phần tử của mạch điện chia sẻ trong thụ động và chủ động.
Các phần tử tích cực chuyển đổi các loại năng lượng khác nhau (cơ học, hóa học, ánh sáng, v.v.) thành năng lượng điện. Trong các thiết bị thụ động, năng lượng điện được chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác. Các phần tử tích cực được gọi là nguồn, phần tử thụ động được gọi là người tiêu dùng hoặc người nhận.
Trong lý thuyết mạch, các mô hình lý tưởng hóa của các phần tử điện được xem xét. Điều này làm cho việc mô tả các yếu tố càng đơn giản càng tốt. Phức tạp hơn, các phần tử thực được mô hình hóa từ một tập hợp các phần tử lý tưởng hóa.
Các phần tử thụ động chính của mạch điện là điện trở (phần tử điện trở), cuộn cảm (phần tử cảm ứng) và tụ điện (phần tử điện dung). Các phần tử được lắp đặt trong một mạch điện để tạo ra điện áp và dòng điện có giá trị và hình dạng nhất định (xem — Mạch điện và các phần tử của nó).
Một mạch điện bao gồm các nhánh và các nút. Chi nhánh — đây là một phần của mạch điện (mạch điện) mà cùng một dòng điện chạy qua. Một nút - kết nối của ba nhánh trở lên. Trên sơ đồ điện, nút được biểu thị bằng dấu chấm (Hình 1).
Cơm. 1. Xác định nút trong sơ đồ
Nếu cần thiết, các nút của sơ đồ được đánh số từ trái sang phải từ trên xuống dưới.
Trong bộ lễ phục. Hình 2 cho thấy nhánh điện trở trong đó dòng điện iC chạy qua.
Cơm. 2. Nhánh điện trở-điện dung
Có thể đưa ra một định nghĩa khác về nhánh — đó là một phần của mạch giữa hai nút liền kề (nút (1) và (2) trong Hình 2).
Xích Có đường dẫn kín nào trong mạch điện không. Mạch có thể được đóng bởi bất kỳ nhánh nào, kể cả các nhánh có điều kiện có điện trở bằng vô cực.
Trong bộ lễ phục. Hình 3 cho thấy một mạch điện phân nhánh bao gồm ba nhánh.
Cơm. 3. Mạch điện hai mạch
Sơ đồ cho thấy ba mạch và mạch I được đóng bởi một nhánh có điện trở vô hạn. Nhánh này được chỉ định là điện áp tiLC.
Đối với mạch hình. 3 có thể tạo nhiều vòng lặp được đóng bởi các nhánh thực hoặc có điều kiện, nhưng để tính toán nhiễu điện, khái niệm «vòng lặp độc lập» được sử dụng. Số vòng mạch độc lập luôn được đặt ở mức tối thiểu cần thiết cho phép tính.
Các mạch độc lập luôn kín, nhưng các nhánh có điện trở không bằng vô cực và mỗi mạch độc lập bao gồm ít nhất một nhánh không bao gồm trong các mạch khác. Đối với các mạch điện phức tạp, bạn có thể xác định số mạch độc lập bằng sơ đồ mạch.
Trên sơ đồ mạch một biểu diễn có điều kiện của mạch được gọi, trong đó mỗi nhánh được thay thế bằng một đoạn đường. Các mục trong nhánh không được hiển thị. Ví dụ, trong FIG. 4 cho thấy một mạch nhánh và sơ đồ của nó.
Cơm. 4. Mạch điện phân nhánh: a — sơ đồ mạch, b — sơ đồ
Để tạo sơ đồ của sơ đồ, bạn phải kết nối các nút bằng các đường nhánh mà không chỉ định các phần tử trên chúng. Các nhánh được đánh số và hướng của các dòng điện trên chúng được biểu thị bằng các mũi tên. Bản thân đồ thị không có ý nghĩa vật lý, nhưng có thể được sử dụng để xác định số lượng và loại đường viền độc lập. Với mục đích này, một "cây đồ họa" đã được chuẩn bị.
cây đồ họa Nó biểu diễn đồ thị của một mạch có các nút được nối với nhau bằng các nhánh sao cho không tạo ra vòng khép kín nào. Có thể có một số tùy chọn để hiển thị cây đồ họa. Trong bộ lễ phục. 5 cho thấy hai tùy chọn có thể có cho mạch điện của FIG. 4.
Cơm. 5. Cây đồ họa của sơ đồ
Số nhánh bị thiếu trong cây đồ thị bằng số vòng dây độc lập của mạch. Trong ví dụ, đây là ba nhánh, ba vòng độc lập. Cấu hình của các vòng độc lập có thể thu được bằng cách kết nối tuần tự các nút của cây đồ thị với các nhánh không được chỉ định trên cây đồ thị. Ví dụ, đối với cây biểu đồ trong Hình. 5, và các đường viền độc lập được hiển thị trong hình. 6.
Cơm. 6. Xác định các đường bao độc lập qua cây đồ thị
Việc lựa chọn một tùy chọn để cấu hình các mạch độc lập để tính toán mạch được thực hiện trong quá trình phân tích mạch. Bạn nên chọn các đường viền như vậy để việc tính toán đơn giản nhất có thể, tức là số lượng các phương trình phụ thuộc trong hệ thống là tối thiểu.
Các phương trình tô pô thiết lập mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện trong mạch, số lượng và loại phương trình không phụ thuộc vào phần tử nào được bao gồm trong các nhánh. Phương trình tô pô bao gồm các phương trình bao gồm theo định luật Kirchhoff.