跳轉到內容

電路理論/電路基礎

來自華夏公益教科書,開放的書籍,為開放的世界

電路(也稱為“網路”)是電路元件和導線的集合。導線在原理圖上用直線表示。節點是原理圖上兩條或多條導線連線的位置,通常用黑色圓點標記。電路元件是“其他所有東西”。最基本的電路元件都有自己的符號,以便於識別,但有些會被簡單地畫成一個盒子,盒子的規格會寫在容易找到的地方。我們將在本書中討論幾種基本的電路元件型別。

理想導線

[編輯 | 編輯原始碼]

出於本書的目的,我們將假設理想導線具有零總電阻、零電容和零電感。這些假設的結果是,這些理想導線具有無限頻寬,不受干擾,並且本質上是完全簡單的。實際上並非如此,因為所有導線都至少具有一定程度的關聯電阻。此外,將多根實際導線放在一起,或以特定模式彎曲實際導線,會產生少量電容和電感,這在電路設計和分析中起著作用。本書將假設所有導線都是理想的。

理想節點

[編輯 | 編輯原始碼]
節點是電動勢相同的區域。

本書中節點也稱為“連線點”,以區別於節點分析、基爾霍夫電流定律和對物理節點本身的討論。這裡討論的是物理節點。

連線點是一組共享相同電動勢(非電壓)的導線。理想情況下,導線沒有電阻,因此所有在某處相互接觸的導線都屬於同一個節點。右側的圖顯示了兩個大的藍色節點、兩個較小的綠色節點和兩個微不足道(一根導線接觸另一根導線)的紅色節點。

有時節點被描述為兩根或多根導線接觸的地方,學生們會在導線交叉的地方畫圈並稱之為節點。這僅適用於簡單的電路。

在繪製任何電路之前,必須在任何電路中標記一個節點為接地,然後才能計算電壓或類比電路。通常,這是連線到最多元件的節點。邏輯上,它通常放置在電路邏輯圖的底部。

接地並不總是物理上需要的。有些電路是漂浮接地的,這是有意為之。

節點問答

測量儀器

[編輯 | 編輯原始碼]

電壓表和電流表是分別用於測量元件兩端的電壓和流過導線的電流的裝置。

理想電壓表

[編輯 | 編輯原始碼]

理想電壓表具有無限電阻(實際上,幾個兆歐),並表現為開路。電壓表放置在電路元件的端子上,以確定該元件兩端的電壓。實際上,電壓表會抽取足夠的能量來移動指標、使薄金屬條分離或開啟電晶體,以便顯示數字。

理想電流表

[編輯 | 編輯原始碼]

理想電流表具有零電阻,並表現為短路。電流表需要切斷導線並將兩端插入電流表。實際上,電流表在導線中放置一個小電阻並測量它兩端的微小電壓,或者電流表測量流過導線的電流產生的磁場強度。電流表的使用並不多,因為它們需要切斷導線或斷開導線。

有源、無源和無功

[編輯 | 編輯原始碼]

能夠傳遞能量或能夠放大訊號的元件被稱為“有源元件”。所有電源都屬於此類。

接收能量並消散能量的元件被稱為“無源元件”。電阻模擬這些裝置。

無功元件儲存能量並釋放能量到電路中。理想情況下,它們既不消耗也不產生能量。電容器和電感器屬於此類。

開路和短路

[編輯 | 編輯原始碼]

沒有電流流過開路。通常,開路是由不良聯結器引起的。灰塵、不良焊點、不良壓接、電路板走線中的裂縫會產生開路。電容器對直流的反應是在充電後變成開路。未充電的電感器在電路通電後立即表現為開路開路一詞可以指代問題描述。開路一詞也可以幫助我們直觀地理解電路。

通常,電路由於開路而停止工作,因為 99% 的所有電路都由電壓電源驅動。電壓源對開路的反應是無電流。開路等同於管道中的堵塞……它會阻止水的流動。

在開路的一側,會積聚電動勢,就像水壓會積聚在堵塞管道的某一側一樣。通常,開路兩端會出現電壓。

電壓源對短路的反應是儘可能地傳遞電流。一個極端的例子可以在這個滾珠軸承電機影片中看到。電機對電池來說看起來像短路。請注意,他只在短時間內完成短路,因為他擔心汽車電池會爆炸。

透過短路的電流最大。通常,短路是由導線、釘子或一些鬆動的螺絲意外地接觸電路部件而引起的。大多陣列件故障都始於熱量積聚。熱量會破壞清漆、油漆或薄絕緣層,產生短路短路會導致更多的電流流動,從而產生更多的熱量。這個迴圈會越來越快地重複,直到冒煙,一切都被破壞,產生開路。大多陣列件故障始於短路,並在燒燬後結束為開路。在通電後,觸控每個電路元件的空氣溫度。記住正常的工作溫度。過冷可能表明短路已經變成了開路。

一個未充電的電容器在電路通電後立即表現為短路。一個電感器在充電後對直流表現為短路短路的概念也有助於我們直觀地理解電路,它提供了一個討論電氣安全的機會,並有助於描述元件故障模式。

一個閉合開關可以被認為是短路。開關出奇地複雜。正是從開關的研究中,閉合一詞開始取代短路一詞。

華夏公益教科書