Hola a todos uu de CSDN, hoy el contenido de Xiaoyalan es mi curso profesional este semestre. En primer lugar, aprendí modelos de circuitos y leyes de circuitos, incluidos circuitos y modelos de circuitos, direcciones de referencia de corriente y voltaje, potencia y energía eléctrica, elementos de circuitos, resistencia elementos, fuentes de tensión y corriente, leyes de Kirchhoff. Así que ahora, entremos en el mundo del análisis de circuitos.
teoría de circuitos
enfocar
Circuitos y Modelos de Circuitos
Dirección de referencia para corriente y tensión
potencia electrica y energia
componentes del circuito
elemento resistivo
teoría de circuitos
La teoría de circuitos es una de las teorías básicas importantes de la ingeniería eléctrica contemporánea, la ciencia y la tecnología electrónica, la ingeniería de la información y las comunicaciones, la ciencia e ingeniería de control, la informática y la tecnología. La teoría de circuitos y estas disciplinas se promueven e influyen mutuamente. Después de un largo viaje de más de un siglo, la teoría de circuitos se ha convertido en una disciplina con sistema completo, lógica estricta y fuerte vitalidad.
La comprensión de los seres humanos de los fenómenos electromagnéticos comienza con la observación de la electricidad estática y los fenómenos magnetostáticos.
En 1729, British Gray dividió los materiales en dos categorías: conductores y aislantes.
El científico estadounidense Franklin hizo muchos experimentos en el estudio de la electricidad y en 1749 propuso el concepto de electricidad positiva y negativa.
De 1785 a 1789, el físico francés Coulomb estudió cuantitativamente la interacción entre dos cuerpos cargados y obtuvo la ley electrostática más antigua de la historia: la ley de Coulomb. Este es un salto en la comprensión humana de los fenómenos electromagnéticos.
Antes del siglo XIX, la aplicación de la electricidad y el magnetismo aún era rara.
En 1800, el físico italiano Volta inventó la batería voltaica, que puede convertir continuamente energía química en energía eléctrica y mantener una corriente continua en una dirección. Esta invención tiene un significado histórico y ha sentado una base material para que las personas estudien en profundidad la electroquímica, el electromagnetismo y sus aplicaciones. Poco después se descubrió el efecto químico de la corriente eléctrica, el efecto térmico y el uso de la electricidad para la iluminación.
En 1820, el físico danés Oersted descubrió el efecto magnético de la corriente a través de experimentos, construyó un puente entre la electricidad y el magnetismo y abrió un gran avance en el electromagnetismo moderno.
En 1825, el científico francés Ampere propuso la famosa ley del bucle de Ampere. Comenzó a medir el efecto magnético del circuito en 1820 y descubrió que dos cables que transportan corriente pueden atraerse y repelerse entre sí. Este descubrimiento se convirtió en la ley básica de la mecánica e hizo los preparativos teóricos para la invención de los motores eléctricos.
En 1826, el físico alemán Ohm propuso la famosa ley de Ohm sobre la base de muchos años de experimentos: a una temperatura constante, la corriente en el bucle de alambre es igual a la relación entre la fuerza electromotriz y la resistencia en el bucle. Ohm extendió esta ley a cualquier sección de cable y concluyó que la corriente en el cable es igual a la relación entre el voltaje y la resistencia de esta sección de cable.
En 1831, el físico británico Faraday descubrió el fenómeno de la inducción electromagnética. Mientras continuaba con los experimentos de Oersted, se convenció de que, dado que la electricidad produce magnetismo, el magnetismo también puede producir electricidad. Finalmente descubrió que un conductor que se mueve en un campo magnético generaría una fuerza electromotriz inducida, que generaría una corriente en un circuito cerrado de conductor. Este descubrimiento se convirtió en el principio básico de los generadores y transformadores, haciendo posible convertir la energía mecánica en energía eléctrica.
En 1832, el físico estadounidense Henry propuso el coeficiente de autoinducción L que caracteriza el efecto de autoinducción en la bobina.
En 1834, el físico ruso Lenz propuso la ley de la dirección de la corriente inducida, a saber, la famosa ley de Lenz.
En 1838, el pintor estadounidense convertido en Morse estadounidense inventó el telégrafo. En 1844, envió un mensaje de telégrafo desde Washington a Baltimore, a 40 millas de distancia.
La llegada del telégrafo aumentó la necesidad de análisis y cálculos de circuitos.
En 1845, después de una investigación profunda sobre el trabajo de Ohm, el científico alemán Kirchhoff propuso dos leyes básicas de los circuitos: la ley de corriente de Kirchhoff (KCL para abreviar) y la ley de voltaje de Kirchhoff (KVL para abreviar). . Es la ley que el voltaje y la corriente deben obedecer en el circuito de parámetros agrupados.
En 1853, el físico británico Thomson utilizó el modelo de circuito de resistencia, inductancia y capacitancia para analizar el proceso de descarga de la botella de Leiden y obtuvo la frecuencia de oscilación eléctrica. En el mismo año, el físico alemán Helmholtz propuso el teorema del generador equivalente en el circuito. Debido al aumento de las comunicaciones internacionales, se construyeron en Europa cables telegráficos submarinos entre Gran Bretaña, Francia, Italia y Turquía entre 1850 y 1855. Las señales telegráficas se transmiten a través de cables de larga distancia, lo que provoca atenuación, retraso y distorsión de la señal.
En 1854, Thomson publicó la teoría de la transmisión por cable, que analizaba estos fenómenos.
En 1857, considerando que la línea de transmisión aérea era diferente al cable, Kirchhoff obtuvo la ecuación completa de tensión y corriente en la línea de transmisión incluyendo el coeficiente de autoinducción, a la que se denominó ecuación del telégrafo o ecuación de Kirchhoff. En este punto, se establece básicamente la teoría del circuito que incluye la línea de transmisión.
En 1866, el ingeniero alemán Siemens descubrió el principio del motor eléctrico y lo utilizó para mejorar el generador. Debido a la cada vez más amplia aplicación de la electricidad en diversos aspectos, como iluminación, solución puntual, galvanoplastia, arrastre eléctrico, etc., surge la urgente necesidad de obtener energía eléctrica de forma más cómoda para mejorar la eficiencia y reducir costes. En 1881, el experimento de transmisión de alto voltaje de CC tuvo éxito. Sin embargo, dado que la CC de alto voltaje no es conveniente para que los usuarios la usen directamente, la transmisión de alto voltaje de CA de larga distancia se realizó sobre la base de la invención del transformador en el mismo año. Desde entonces, la era de la electrificación ha comenzado.
En 1873, el físico británico Maxwell resumió las leyes de varios fenómenos electromagnéticos descubiertos en ese momento, las expresó como ecuaciones de Maxwell, predijo la existencia de ondas electromagnéticas y sentó una base sólida para la teoría de circuitos.
En 1888, el físico alemán Hertz demostró que las ondas electromagnéticas predichas por Maxwell existían mediante minuciosos y repetidos experimentos.
En 1876, el inventor estadounidense Bell inventó el teléfono. Bell era solo un maestro en una escuela para sordos en ese momento, pero con su comprensión sensible del efecto de la corriente eléctrica y sus esfuerzos incansables, logró el propósito de comunicarse entre sí a través de cables. Después de una mejora continua, en 1878 logró la primera llamada de larga distancia entre Boston y Nueva York, a 200 millas de distancia.
En 1879, el inventor estadounidense Edison inventó la bombilla de filamento de carbono. En 1912, American Coolidge inventó la bombilla de filamento de tungsteno, que se convirtió en el aparato de iluminación más popular. El uso generalizado de las luces eléctricas es una gran popularización de las aplicaciones de la energía eléctrica y ha cambiado la vida de las personas.
En 1880, el británico Hopkinson propuso una ley para calcular circuitos magnéticos que es similar en forma a la ley de Ohm. A finales del siglo XIX, el rápido desarrollo de la tecnología de corriente alterna promovió el establecimiento de la teoría de circuitos de corriente alterna. En 1893, el científico germano-estadounidense Steinmetz propuso el método de símbolos de números complejos (método fasorial) para analizar circuitos de CA, utilizando números complejos para representar la CA sinusoidal, lo que simplificó el cálculo de los circuitos de CA. El diagrama vectorial propuesto por el matemático suizo Argend también se ha convertido en una poderosa herramienta para analizar circuitos de corriente alterna. Estas teorías y métodos sentaron las bases para el desarrollo de la teoría de circuitos en el futuro.
En 1894, el italiano Marconi y el físico ruso Popov inventaron la radio respectivamente. Marconi, de 20 años y sin educación universitaria formal, utiliza un oscilador de chispa Hertz como transmisor para generar señales de ondas electromagnéticas intermitentes a través de la apertura y cierre de llaves eléctricas. En 1895, la distancia de transmisión de la señal que lanzó era de más de 1Km; en 1897, la señal transmitida podía recibirse más allá de los 20Km, y comenzó la era de la comunicación por radio.
La invención de los dispositivos eléctricos de vacío ha hecho avanzar un gran paso el desarrollo de la ingeniería electrónica.
El científico británico Thomson probó repetidamente entre 1895 y 1897, demostrando que los electrones existen. Posteriormente, el científico británico Fleming inventó un práctico diodo de vacío basado en el diodo térmico inventado por Edison. Tiene conductividad unidireccional y puede usarse para rectificación o detección. En 1907, American Forrest inventó el triodo de vacío, que puede amplificar señales eléctricas débiles. En 1914, Forrester usó un triodo de vacío para formar un circuito oscilante, lo que hizo que el sistema de comunicación por radio fuera más avanzado.
Las necesidades de las aplicaciones han llevado al surgimiento y desarrollo de la generación, transmisión y distribución de energía a gran escala.
A fines del siglo XIX, también hubo una "controversia entre AC y DC".
El partido representado por Edison abogó por la aplicación de corriente continua, el otro partido representado por Tesla y Westinghouse abogó por la aplicación de corriente alterna. No fue hasta la invención de los alternadores, motores de inducción, transformadores, etc. que las ventajas del sistema de CA se demostraron por completo y el sistema de CA se utilizó ampliamente. En la década de 1930, el voltaje de la línea de transmisión de energía había alcanzado los 22 × 10 ^ 4 V y el rango de suministro de energía alcanzaba cientos de kilómetros, formando una red de energía relativamente compleja.
En el siglo XX, en 1911, el ingeniero británico Heaviside propuso el concepto de impedancia y también propuso un algoritmo para resolver el proceso transitorio del circuito. En 1918, el método de componentes simétricas propuesto por Futek simplificó el análisis de circuitos trifásicos asimétricos. Este método sigue siendo un método común para analizar el funcionamiento asimétrico de los motores y sistemas de potencia de CA trifásicos. En 1920, Campbell y Wagner estudiaron el circuito de filtro de la estructura de escalera. En 1924, Foster propuso el teorema de la reactancia de la red de dos terminales inductor-capacitor. Desde entonces, se ha establecido la teoría de síntesis de redes para diseñar circuitos con características de frecuencia dadas.
Después de la invención del tubo de electrones, la tecnología de circuitos electrónicos se desarrolló rápidamente.
En 1932, el sueco Nyquist propuso un criterio para juzgar la estabilidad del sistema en lazo cerrado a partir de las características de frecuencia de la función de transferencia en lazo abierto del circuito de retroalimentación. En 1945, American Porter publicó el libro "Análisis de red y amplificador de retroalimentación", que resume el principio del amplificador de retroalimentación negativa, formando así un método de análisis de dominio de frecuencia para analizar circuitos lineales y sistemas de control, y ha sido ampliamente utilizado.
En la Segunda Guerra Mundial, la aparición del radar y la tecnología de control moderna jugaron un papel en la promoción del desarrollo de la teoría de circuitos.
El 24 de diciembre de 1947, Bratton, Bardeen y Shockley de Bell Laboratories inventaron un transistor de contacto puntual. Este es un nuevo dispositivo semiconductor con tamaño pequeño, rendimiento eléctrico estable y bajo consumo de energía. Desde que esta invención se anunció al mundo en 1948, pronto se ha aplicado a la comunicación, la televisión, la informática y otros campos, y la tecnología electrónica ha entrado en la era de los semiconductores.
En 1958 se inventó el circuito integrado, que fabricaba las resistencias, condensadores, diodos, transistores y alambres que constituyen el circuito electrónico sobre un chip semiconductor de unos pocos milímetros cuadrados, reduciendo así mucho el volumen. Ahora los circuitos integrados se han desarrollado desde circuitos integrados a pequeña escala que contienen docenas de transistores hasta circuitos integrados a gran escala que contienen millones de transistores, por lo que la tecnología electrónica ha entrado en la era de los circuitos integrados.
Al mismo tiempo, las computadoras electrónicas y varios microprocesadores también han sufrido varias generaciones de cambios.La computadora electrónica ENIAC aplicada en 1947 contenía 18.000 tubos electrónicos, 30t y consumía 50kW. En la actualidad, una computadora electrónica con la misma función hecha de circuitos integrados pesa menos de 300 gy consume solo 1/2W. En la actualidad, las computadoras se han utilizado ampliamente en campos como la producción, la defensa nacional, la investigación científica, la administración, la educación y la atención médica.
enfocar:
- Dirección de referencia de voltaje y corriente
- Características de los Elementos Resistivos y Elementos de Potencia
- Leyes de Kirchhoff (KCL, KVL)
Circuitos y Modelos de Circuitos
El generador de energía eléctrica o señal eléctrica se denomina fuente de alimentación, y el equipo eléctrico se denomina carga.
Dado que el voltaje y la corriente generados en el circuito se generan bajo la acción de la fuente de alimentación, la fuente de alimentación también se denomina fuente de excitación o excitación; el voltaje y la corriente generados en el circuito por la excitación se denominan respuesta.
Llamemos entrada al estímulo y salida a la respuesta.
expandir:
La relación entre frecuencia e inductancia y capacitancia.
Dirección de referencia para corriente y tensión
Dirección de referencia de la corriente
Cuando la corriente, el voltaje, la carga y otras variables en el circuito cambian con el tiempo, generalmente se representan con letras minúsculas i, u, q, etc., y letras mayúsculas I, U, Q indican que la variable correspondiente es un valor constante. .
Dirección de referencia de la tensión
Luego mire algunas preguntas simples:
El conocimiento de la escuela secundaria se puede resolver.
dirección de referencia asociativa
potencia electrica y energia
Juicio de si el circuito absorbe o emite potencia
Ahora, veamos un ejemplo:
componentes del circuito
El elemento de parámetro agrupado significa que los fenómenos físicos relacionados con la electricidad y el campo magnético están "agrupados" por el elemento. No hay campos eléctricos y magnéticos fuera del componente. Si hay un campo eléctrico fuera del componente, la corriente que entra y sale del terminal puede ser diferente; si hay un campo magnético fuera del componente, el voltaje entre los dos terminales puede no ser un solo valor.
elemento resistivo
La unidad de conductancia es Siemens.
Muy bien, este es el final del contenido de hoy para Xiao Yalan. El análisis del circuito acaba de comenzar y lo encuentro muy difícil, pero haré todo lo posible para aprenderlo. Aprendamos el resto de las leyes de Kirchhoff. Un blog hablará sobre con cuidado
