सर्किट टोपोलॉजीज - मूलभूत संकल्पना

इलेक्ट्रिकल सर्किट म्हणजे उपकरणे (एलिमेंट्स) आणि त्यांच्या कनेक्टिंग वायर्सचा संच ज्याद्वारे विद्युत प्रवाह वाहू शकतो. इलेक्ट्रिक सर्किट्सचे सर्व घटक सामायिक करतात निष्क्रिय आणि सक्रिय मध्ये.

सक्रिय घटक विविध प्रकारच्या ऊर्जेचे (यांत्रिक, रासायनिक, प्रकाश इ.) विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करतात. निष्क्रिय उपकरणांमध्ये, विद्युत उर्जेचे इतर प्रकारच्या उर्जेमध्ये रूपांतर होते. सक्रिय घटकांना स्त्रोत म्हणतात, निष्क्रिय घटकांना ग्राहक किंवा प्राप्तकर्ता म्हणतात.

सर्किट सिद्धांतामध्ये, विद्युत घटकांचे आदर्श मॉडेल मानले जातात. हे घटकांचे वर्णन शक्य तितके सोपे करते. अधिक जटिल, वास्तविक घटक आदर्श घटकांच्या संचामधून तयार केले जातात.

इलेक्ट्रिक सर्किट्सचे मुख्य निष्क्रिय घटक म्हणजे रेझिस्टर (प्रतिरोधक घटक), इंडक्टर (इंडक्टिव्ह एलिमेंट) आणि कॅपेसिटर (कॅपॅसिटिव्ह एलिमेंट). दिलेल्या मूल्याचे आणि आकाराचे व्होल्टेज आणि विद्युत् प्रवाह निर्माण करण्यासाठी इलेक्ट्रिक सर्किटमध्ये घटक स्थापित केले जातात (पहा — इलेक्ट्रिक सर्किट आणि त्याचे घटक).

इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये शाखा आणि नोड्स असतात. शाखा — हा इलेक्ट्रिकल सर्किट (सर्किट) चा एक विभाग आहे ज्याद्वारे समान विद्युत प्रवाह वाहतो. एक गाठ - तीन किंवा अधिक शाखांचे कनेक्शन. इलेक्ट्रिकल डायग्रामवर, नोड एका बिंदूने दर्शविला जातो (चित्र 1).

तांदूळ. 1. आकृतीमधील नोड परिभाषित करा

आवश्यक असल्यास, आकृतीचे नोड्स डावीकडून उजवीकडे वरपासून खालपर्यंत क्रमांकित केले जातात.

अंजीर मध्ये. 2 रेझिस्टिव्ह-कॅपेसिटिव्ह शाखा दर्शविते ज्यामध्ये वर्तमान iC वाहते.

तांदूळ. 2. प्रतिरोधक-कॅपेसिटिव्ह शाखा

शाखेची आणखी एक व्याख्या दिली जाऊ शकते - ती दोन समीप नोड्स (नोड्स (1) आणि (2) मध्ये आकृती 2 मधील सर्किटचा विभाग आहे).

साखळी इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये कोणताही बंद मार्ग आहे का? सर्किट कोणत्याही शाखांद्वारे बंद केले जाऊ शकते, ज्यात सशर्त शाखांचा समावेश आहे ज्यांचे प्रतिकार अनंताच्या समान आहे.

अंजीर मध्ये. 3 ब्रँच केलेले इलेक्ट्रिकल सर्किट दाखवते ज्यामध्ये तीन शाखा असतात.

तांदूळ. 3. दोन सर्किटसह इलेक्ट्रिक सर्किट

आकृती तीन सर्किट्स दर्शविते आणि सर्किट I अनंत प्रतिकाराच्या शाखेद्वारे बंद आहे. ही शाखा व्होल्टेज tiLC म्हणून दर्शविली जाते.

अंजीर च्या सर्किट साठी. 3 वास्तविक किंवा सशर्त शाखांनी बंद केलेले अनेक लूप तयार करणे शक्य आहे, परंतु विद्युत आवाजाच्या गणनेसाठी "स्वतंत्र लूप" ची संकल्पना वापरली जाते. स्वतंत्र सर्किट लूपची संख्या नेहमी मोजणीसाठी आवश्यक किमान म्हणून सेट केली जाते.

स्वतंत्र सर्किट नेहमी बंद असतात, परंतु ज्या शाखांचा प्रतिकार अनंताच्या बरोबरीचा नसतो आणि प्रत्येक स्वतंत्र सर्किटमध्ये कमीतकमी एक शाखा समाविष्ट असते जी इतर सर्किटमध्ये समाविष्ट नसते. जटिल इलेक्ट्रिकल सर्किट्ससाठी, आपण सर्किट डायग्राम वापरून स्वतंत्र सर्किट्सची संख्या निर्धारित करू शकता.

सर्किट डायग्रामवर सर्किटचे सशर्त प्रतिनिधित्व म्हणतात, ज्यामध्ये प्रत्येक शाखा एका रेषाखंडाने बदलली जाते. शाखांमधील वस्तू प्रदर्शित केल्या जात नाहीत. उदाहरणार्थ, अंजीर मध्ये. 4 एक शाखा सर्किट आणि त्याचे आकृती दर्शविते.

तांदूळ. 4. ब्रँचेड इलेक्ट्रिक सर्किट: a — सर्किट डायग्राम, b — डायग्राम

आकृतीचे आरेखन करण्यासाठी, आपण नोड्सवर घटक निर्दिष्ट न करता शाखा ओळींसह जोडणे आवश्यक आहे. शाखा क्रमांकित केल्या आहेत आणि त्यावरील प्रवाहांच्या दिशा बाणांनी दर्शविल्या आहेत. आलेखाला स्वतःचा कोणताही भौतिक अर्थ नाही, परंतु स्वतंत्र रूपरेषांची संख्या आणि प्रकार निर्धारित करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो. या उद्देशासाठी, "ग्राफिक ट्री" तयार केले आहे.

ग्राफिक झाड हे सर्किटचा आलेख दर्शविते ज्याचे नोड्स शाखांद्वारे अशा प्रकारे जोडलेले आहेत की कोणत्याही बंद लूपचा परिणाम होत नाही. ग्राफिकल ट्री प्रदर्शित करण्यासाठी अनेक पर्याय असू शकतात. अंजीर मध्ये. 5 अंजीरच्या सर्किटसाठी दोन संभाव्य पर्याय दर्शविते. 4.

तांदूळ. 5. योजनेचे ग्राफिक ट्री

ग्राफ ट्रीमधील गहाळ शाखांची संख्या सर्किटच्या स्वतंत्र लूपच्या संख्येइतकी आहे. उदाहरणामध्ये, या तीन शाखा आहेत, तीन स्वतंत्र लूप आहेत. स्वतंत्र लूपचे कॉन्फिगरेशन ग्राफ ट्रीच्या नोड्सला ग्राफ ट्रीवर निर्दिष्ट नसलेल्या शाखांसह अनुक्रमे जोडून मिळवता येते. उदाहरणार्थ, अंजीर मधील आलेख झाडासाठी. 5, आणि स्वतंत्र रूपरेषा अंजीर मध्ये दर्शविली आहेत. 6.

तांदूळ. 6. आलेख वृक्षाद्वारे स्वतंत्र रूपरेषा निश्चित करणे

सर्किटची गणना करण्यासाठी स्वतंत्र सर्किट्स कॉन्फिगर करण्याच्या पर्यायाची निवड सर्किट विश्लेषणादरम्यान केली जाते. आपण अशा स्वरूपाची निवड करावी जेणेकरून गणना शक्य तितकी सोपी असेल, म्हणजे. सिस्टममध्ये अवलंबून असलेल्या समीकरणांची संख्या कमी आहे.

टोपोलॉजिकल समीकरणे सर्किटमधील व्होल्टेज आणि प्रवाह यांच्यातील संबंध स्थापित करतात आणि समीकरणांची संख्या आणि प्रकार शाखांमध्ये कोणते घटक समाविष्ट आहेत यावर अवलंबून नाहीत. टोपोलॉजिकल समीकरणांमध्ये बनलेल्या समीकरणांचा समावेश होतो किर्चहॉफच्या कायद्यानुसार.