Analyse de circuit | Un aperçu et plus de 9 terminologies importantes

Analyse des circuits

Crédit d'image de couverture - Santeri Viinamäki, Disjoncteurs MCB pour rail DINCC BY-SA 4.0

Points de discussion: analyse de circuit

Introduction à l'analyse de circuit

L'analyse de circuit est l'un des modules principaux et essentiels du génie électrique et électronique. Avant d'explorer les concepts et les théories de l'analyse de circuits, dites-nous ce qu'est un circuit.

Un circuit peut être défini comme une boucle fermée ou ouverte composée de composants électriques et électroniques et avoir une interconnexion entre eux. L'analyse de circuit est la méthode pour déterminer la valeur de courant ou de tension nécessaire en tout point du circuit en étudiant et en analysant le circuit. Il existe de nombreuses méthodes différentes pour l'analyse des circuits et utilisées selon des conditions appropriées.

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Éléments de circuit idéaux

Un circuit idéal peut être défini comme un circuit sans aucune perte, d'où l'apparition d'une puissance d'entrée de 100% côté sortie. Un circuit idéal se compose de trois éléments idéaux. Ce sont - Résistances, condensateur, inductance.

  • Résistances: Les résistances sont des composants électriques passifs utilisés pour résister au flux d'électrons dans un circuit. La tension aux bornes de la résistance est exprimée par une loi célèbre, connue sous le nom de loi d'Ohm. Il déclare que «Les tensions sont directement proportionnelles aux courants». Si V et I désignent respectivement la valeur de tension et le courant, alors

V je

Ou, V = IR

Ici, R représente la résistance ou la valeur de la résistance. L'unité est donnée par ohm (Ω).  L'image suivante

représente la résistance -

Symbole de résistance, image d'analyse de circuit - 1
Symbole de résistance, image d'analyse de circuit - 1

L'expression mathématique suivante donne la puissance stockée par une résistance.

P = VI

Ou, P = (IR) I

Ou, P = I2R

Ou, P = V2 / R

  • Condensateur: Un condensateur typique est un équipement électrique passif qui stocke l'énergie électrique à l'intérieur d'un champ électrique. C'est un appareil à deux terminaux. La capacité est connue sous le nom d'effet du condensateur. La capacité a une unité - Farad (F). Le condensateur est représenté dans le circuit par l'image suivante.
Symbole de condensateur, analyse de circuit, image - 2

La relation entre les charges et la capacité est donnée par Q = CV, où C est la valeur de la capacité, Q est la charge, V est la tension appliquée.

La relation actuelle peut être dérivée de l'équation ci-dessus. Différencions les deux côtés par rapport au temps.

dQ / dt = C dV / dt; C est une valeur constante

Ou, I = C dV / dt; comme I = dQ / dt.

La puissance stockée dans un condensateur peut être décrite comme

P = VI

Ou, P = VC dV / dt

Maintenant, l'énergie est donnée comme U = ∫ p dt

Ou, U = ∫ VC (dV / dt) dt

Ou, U = C ∫ V dV

Si nous supposons que le condensateur a été déchargé au début du circuit, la puissance est alors U = ½ CV2.

  • Inducteur: L'inductance est un autre appareil passif présent dans un circuit idéal. Il détient les énergies dans un champ magnétique. L'unité d'inductance est donnée par Henry (H). La relation entre tension et inductance est donnée ci-dessous.

V = L dI / dt

Les énergies réservées sont renvoyées aux circuits sous forme de courant. L'image suivante représente l'inductance dans le circuit.

Symbole d'inductance, analyse de circuit, image - 3

La puissance d'un inducteur est donnée par P = VI.

Ou, P = I * L (dI / dt)

Là encore, l'énergie U = ∫ p dt

Ou, U = ∫ I * L (dI / dt) dt

Ou, U = L ∫ I dI

L'énergie vient comme U = ½ LI2.

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Éléments de circuit réalistes

Les composants de circuit idéaux sont pour les circuits idéaux. Ils ne sont pas applicables dans les circuits réels. Cependant, les principales caractéristiques restent les mêmes pour les éléments. Les éléments subissent des pertes, ont des valeurs de tolérance et des abstractions lors de leur utilisation.

Les principes de travail et les équations changent dans des domaines réels. En outre, certains autres facteurs sont ajoutés pendant les opérations. Par exemple, les condensateurs fonctionnent différemment dans les domaines haute fréquence; les résistances génèrent un champ magnétique pendant les opérations.

  • Résistances: Les résistances du monde réel doivent être conçues pour obéir au plus près à la loi d'Ohm. La résistance offerte par une résistance dépend du matériau et de la forme de la résistance.

Une vraie résistance est peut-être détruite ou grillée à cause de la chaleur générée par elle-même. Il existe un certain niveau de tolérance mentionné pour chaque résistance via les codes de couleur.

  • Condensateurs: Les condensateurs réalistes doivent être conçus pour obéir au plus près à l'équation du condensateur. Deux surfaces conductrices sont nécessaires pour construire un condensateur. Ils sont placés ensemble et de l'air ou tout autre matériau est rempli entre eux. La valeur du condensateur dépend de la surface du conducteur et de la distance entre eux et de la permittivité du matériau intérieur. Il existe différentes catégories de condensateurs sur le marché. Certains d'entre eux sont - Condensateurs électrolytiques, Condensateurs au tantale, et ainsi de suite

Les condensateurs sont connectés avec du fil à leurs bornes. Cela provoque une résistance et une petite impédance. Une augmentation de la tension aux bornes des condensateurs endommage parfois les matériaux isolants entre les plaques.

  • Inductances: Les inducteurs réalistes ou du monde réel doivent être conçus pour obéir le plus possible à l'équation de l'inducteur. Les inducteurs sont des selfs de bobines. Ils induisent des champs magnétiques pour stocker les énergies électriques.

Les inducteurs sont fabriqués à l'aide des fils d'enroulement dans une structure en forme de bobine: plus l'enroulement est important, plus le champ magnétique est fort. Placer un matériau magnétique à l'intérieur de la bobine augmenterait l'effet magnétique. Maintenant, comme ces fils sont blessés autour du matériau, cela provoque la génération de résistance. En outre, il doit être suffisamment grand pour accumuler le champ magnétique. Cela pose parfois des problèmes.

Sources d'énergie idéales

Un circuit idéal a besoin d'une source d'énergie idéale. Il existe deux types de sources d'énergie idéales. Ils sont - une source de tension idéale et une source de courant idéale.

Source de tension idéale: les sources de tension idéales fournissent une quantité constante de tension à chaque instant. La tension est constante dans toute la source. En réalité, il n'y a pas de source idéale pour les circuits. C'est une hypothèse pour simplifier l'analyse du circuit. L'image ci-dessous représente une source de tension idéale.

Trois symboles pour une source de tension idéale, image d'analyse de circuit - 4, crédit d'image - Hardman FeidlimidSymboles de source de tension idéaleCC BY-SA 4.0

Source de courant idéale: Les sources de courant idéales fournissent des courants indépendants de la variation de tension dans le circuit. Une source de courant idéale est une approximation qui n'a pas lieu dans la réalité mais qui peut être réalisée. L'image ci-dessous représente la source de courant idéale dans un circuit.

Source de courant idéale, analyse de circuit, image - 5

De véritables sources d'énergie pour les circuits

Les vrais circuits électriques ou électroniques ont besoin de sources d'énergie naturelles. Il existe certaines différences entre les sources d'énergie idéales et réelles, bien que le principe principal de la fourniture d'énergie au circuit reste le même. Les sources d'énergie du monde réel ont plusieurs types. Certains dépendent même d'autres sources. Comme - Source de courant contrôlée par tension, source de courant contrôlée par courant, etc. Nous les discuterons brièvement dans cet article d'analyse de circuit.

  • Sources de tension: Les sources de tension réelles présentent une résistance interne, qui est considérée comme étant en série avec la source de tension. Peu importe à quel point la résistance est négligeable, elle affecte la caractéristique VI du circuit. La source de tension peut être de deux types -
  1. Source de tension indépendante
  2. Source de tension dépendante

Sources de tension indépendantes: Ces sources de tension ne dépendent d'aucune autre source d'énergie du circuit. Il fournit une petite résistance, qui modifie le graphique caractéristique du VI.

Sources de tension dépendantes: Ces sources de tension dépendent de toute autre source d'énergie présente dans les circuits. Ils peuvent être classés en deux catégories

  • Source de tension contrôlée en tension
  • Source de tension contrôlée par courant.
  • Source de tension contrôlée en tension: Si une autre source de tension est contrôlée par un type de source de tension, elle est connue sous le nom de source de tension contrôlée par tension. V0 = AVc donne la tension de sortie; Ici, A représente le gain et Vc est la tension de commande.
  • Source de tension contrôlée par courant: Si une autre source de tension est contrôlée par une source de courant différente dans le circuit, elle est appelée source de courant contrôlée par le courant. V0 = AIc donne la sortie; Ici, A représente le gain et Ic contrôle le courant.
  • Sources actuelles: Les sources de courant réel présentent une résistance interne. La résistance peut être négligeable mais a son effet sur tout le circuit. La source actuelle peut être de deux types.
  1. Source dépendante
  2. Source indépendante

Source indépendante: Ces sources de courant ne dépendent d'aucune autre source d'énergie du circuit. Il fournit une petite résistance, qui modifie le graphique caractéristique du VI.

Sources de courant dépendantes: Ces sources de courant dépendent de toute autre source d'énergie présente dans les circuits. Ils peuvent être classés en deux catégories

  • Source de courant contrôlée actuelle
  • Source de courant à tension contrôlée.
  • Source de courant contrôlé actuel: Si une autre source de courant contrôle une source de courant, elle est appelée source de courant contrôlée par le courant. I0 = AIc donne la sortie; Ici, A représente le gain et Ic est le courant de contrôle.
  • Source de courant contrôlée en tension: Si une source de courant est contrôlée par une autre source de courant dans le circuit, elle est connue sous le nom de source de courant contrôlée en tension. I0 = AVc donne la sortie; Ici, A représente le gain et Vc contrôle la tension.

Terminologies importantes liées à l'analyse des circuits

L'analyse de circuit est un vaste domaine qui comprend des années de recherche par un scientifique et un inventeur. Il a grandi avec de nombreuses théories et terminologies. Discutons de quelques-unes des terminologies primaires mais importantes de la théorie des circuits, qui seront nécessaires tout au long des sections.

  • Éléments / Composants: Tout appareil électrique présent et connecté dans le circuit est appelé éléments ou composants du circuit.
  • Nœud / jonction: Les nœuds sont les jonctions où deux éléments ou plus sont connectés.
  • Noeud de référence: Les nœuds de référence sont des nœuds sélectionnés arbitrairement comme point de référence pour démarrer le calcul et analyser le circuit.
  • Branches: Les branches sont les parties du circuit qui connectent les nœuds. Une branche se compose d'un élément comme une résistance, des condensateurs, etc. Le nombre de branches nous donne le nombre d'éléments dans le circuit.
  • Boucle: Boucle: les boucles sont des chemins fermés dont le point de départ et le point d'arrivée sont identiques.
  • Engrener: Les mailles sont la boucle minimale dans un circuit électrique sans aucun chevauchement.
  • Circuit: Le mot «circuit» vient du mot «cercle». Un circuit typique est appelé les ensembles interconnectés de différents équipements électriques et électroniques.
Image représentant, boucle, nœuds, maillage, analyse de circuit, image - 6
  • Port: Le port est appelé les deux terminaux où le même courant circule que l'autre.
  • Sol: Le sol est considéré comme l'un des nœuds de référence et présente certaines caractéristiques. C'est une connexion physique qui se connecte à la surface de la terre. C'est vital pour la sécurité du circuit. L'image ci-dessous représente la représentation de la terre dans un circuit.

À propos de Sudipta Roy

Je suis un passionné d'électronique et je me consacre actuellement au domaine de l'électronique et des communications.
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