基本电路 - 组件,类型

什么是电路?

电路是一种通过电场和磁场介质传输电流的封闭路径。电子在回路中的流动构成了电流。电子通过“源”进入电路,“源”可以是电池或发电机。该源通过建立一个提供电动势的电场,为电子提供能量。

电子通过负载离开电路,到达地面,从而完成一个闭合路径。负载或输出可以是任何简单的家电,如电视机、灯、冰箱,也可以是复杂的负载,如水电站的负载。

简单的电路由源极(例如电池),导线和负载(例如灯泡)组成。电池为电灯泡提供所需的电子流量。

基本电路元素

如上所述在引言中,电路是元件的互连。基于其产生能量的能力,这些元素被分类为主动或无源元件。

有源电路元素

有源元素是可以产生能量的元素。示例包括电池,发电机,运算放大器和二极管。注意,在电路中,源元素是最重要的活动元素。

能源,无论是电压源还是电流源,有两种类型——独立源和独立源。独立电源的例子是电池,它为电路提供恒定的电压,而不管流过端子的电流如何。

依赖源的例子是晶体管,它根据施加在电路上的电压为电路提供电流。另一个例子是运算放大器,它根据应用到其终端的差分输入电压提供电压。

无源电路元件

无源元素可以定义为可以控制电子流过它们的元件。它们可以增加或减小电压。这是无源元素的一些例子。

电阻器电阻器阻止通过它的电流。对于线性电路,欧姆定律是适用的,它规定电阻上的电压与流过它的电流成正比,比例常数就是电阻。

电感器:电感器以电磁场的形式存储能量。电感器两端的电压与流过它的电流的变化速率成比例。

电容器:电容器以静电场的形式储存能量。电容器上的电压与电荷成正比。

电路类型

直流电路

在直流电路中,所施加的激励是一个恒定的源。根据有源元件和无源元件与电源的连接方式,电路可分为串联电路和并联电路。

串联电路

当多个无源元件与能量源串联连接时,这种电路称为串联电路。对于串联电路,通过每个元件流动相同的电流和电压。在串联电路中,由于元件在线连接,如果它们之间存在有缺陷的元件,则完整电路充当开路。

串联电路

  • 对于在DC电路中连接的电阻,其端子上的电压与通过其的电流成比例,从而保持电压和电流之间的线性关系。对于串联连接的电阻,总电阻等于所有电阻值的总和。
  • 对于串联连接的电容器,总电容等于所有电容值的倒数之和。
  • 对于串联的电感器,总电感等于所有电感值的和。

并行电路

在并行电路中,所有元件的一个端子连接到源的一个终端,并且所有元件的另一个端子连接到源的另一个端子。

在并联电路中,当电流变化时,并联元件的电压保持不变。如果并联元件中有故障元件,则对电路没有影响。

并联电路

  • 对于并联连接的电阻,总电阻等于所有电阻值的倒数之和。
  • 对于串联的电容,总电容等于所有电容值的和。
  • 对于串联连接的电感器,总电感等于电感值的所有倒数的总和。

交流电路

交流电路就是那些励磁元件为交流电源的电路。与恒定的直流电源不同,交流电源在一定的时间间隔内具有可变的电流和电压。一般来说,对于高功率应用,使用交流电路。

简单的交流电路使用电阻

对于通过电阻的交流电,电流和电压的比率取决于电源的相位和频率。随着时间的推移,施加的电压将不断变化,欧姆的定律可用于在任何时间内计算通过电阻的电流。

换句话说,如果在t秒时,电压的值为v伏,电流为:

我= v / r

R的值始终是恒定的。

上方等式表明电流的极性取决于电压的极性。此外,电流和电压同时达到其最大和零点。因此,对于电阻器,电压与施加的电流相位。

考虑以下电路图

交流电流流动方向

当开关关闭时,电流通过电阻器,由以下等式给出

我=我cos(ωt +Φ)

电压,V = IR = RIM COS(ωt+φ)

对于电阻器,电压和电流值会同时上升和下降。因此,电压和电流之间的相位差为零。

使用纯电感的交流电路

缠绕在圆柱芯上的细线的线圈称为电感。芯可以是空气芯(空心层压)或铁芯。作为交流电流流过电感器,磁场也会改变。磁场的这种变化导致电感器上的感应电压。根据Lenz法律,感应电压使得它与它流过它的流动。

在源电压的前半周,电感器以磁场的形式储存能量,在后半周释放能量。
诱导的EMF如下给出

E = LDI / DT

这里,L是自感。

现在,施加的输入交流电压为V(t)= VmSinωt

通过电感器的电流为:I(t)=Im Sinωt

AC应用于纯电感器

因此,电感器两端的电压将是

e=L di/dt=wLI_m cos⁡wt=wLI_m sin⁡(wt+90)

因此,对于电感器,电压引导电流90度。

现在,电感的阻力被称为电抗和给出

因此,阻抗或电阻与电感器的电流变化率成比例。

带有电容器的交流电路

对于一个恒定的直流电源,电容板充电到应用的电压,暂时存储这个电荷,然后开始放电。电容器一旦充满电,就会阻塞电流,使极板饱和。

AC涂覆纯电容器
当交流电源电压作用于电容器时,其充放电速率取决于电源频率。电容器上的电压比流过它的电流滞后90度。

通过电容器的电流是给出的

E = LDI / DT

电容电抗为:

E = LD / IDT

因此,交流电源的阻抗或抗与电源的频率成反比。

什么是短路和开路?

短路

电路中两根导体之间的低电阻或可忽略不计的连接称为短路。短路会产生更多的热量,最终产生火花、火焰或烟雾。

由于连接松动,绝缘故障,绝缘造成断路器,突然咀嚼导线和旧电器的短路。用于防止使用短路损坏的最佳和常用技术之一使用是使用保险丝或断路器。

开路

开路是由于电路中断而引起的。当电路中的任何元件不连接时,就形成开路。当开路上的电压有一个有限值时,电流为零。

电路保护

故意安装电路中的薄弱环节被称为电路保护。这种安装的目的是防止由于短路、温度过高和其他损害造成的损坏。
电路保护装置可以是保险丝,断路器,晶闸管或开关。

留下一个回复

您的电子邮件地址不会被公开。必需的地方已做标记*