网络分析

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简介

简单来说，网络被称为电路。电气部件连接在一起形成网络。电气网络通常用于在各个组成部分之间交换能量。这些电气网络可以使用电容器、电感器、电阻器或这些组件的混合体构建。网络分析是利用现有方法确定网络中任何成员的电压响应或电流响应的过程。

什么是网络分析？

简单来说，网络分析是电子和电气工程的一个子领域或组成部分。电气组件的连接是网络的核心定义。网络分析可用于确定许多因素，包括电路的电压和电流在通过网络组件时的变化。

我们可以说，网络分析的过程就是找到每个网络组件上的电压和流过它们的电流。可以使用多种方法计算这些值。但大多数情况下，算法都隐含着线性组件。

网络分析中使用的基本术语

以下是一些在网络分析中非常重要的基本术语。

• 元件 - 元件的构造使用一个或多个端子来支持电流供应。

• 端子 - “端子”一词可以指端点处的电气连接器，作为导体的重复接触点，并作为连接电路的节点。

• 支路 - 节点之间的连接称为支路。元件，例如电阻器、电容器、电源等，都是支路的例子。在一个电路中，支路的数量与元件的数量完全相同。

• 端口 - 端口是一对端子，作为电能的入口或出口，将电气网络连接到外部电路。端口由两个节点组成，这两个节点通过满足端口条件的外部电路连接在一起，该条件是流入节点的电流相同且方向相反。

• 节点 - 节点是两个或多个电路或电路组件可以相互连接的位置。

• 网孔 - 网孔是由端子和通过端口相互连接的各种支路组成的正常工作的电路。

等效电路

等效电路是一种电气电路的形式，是对更复杂的电气电路的简要描述。一个具有许多电压源、电流源和电阻的复杂电路可以通过在一个等效电路中聚合这些源来简化和更容易解释。或者，我们可以用一个单个的等效无源元件代替电路中两个或多个在串联或并联连接的相似无源元件。因此，这个电路被称为等效电路。

有两种等效电路。

• 并联等效电路 - 并联等效电路可以描述为并联等效电路，其中相同的电压将保持在每个无源元件上，因为所有相同的无源元件都以并联配置连接。但是，流过每个组成部分的电流是分开的。

• 串联等效电路 - 如果电路的无源元件以串联配置连接，则可以将其定义为串联等效电路。因此，流过每个元件的电流相同，但每个元件上的电压不同。

节点分析

网络分析可以称为节点分析，它可以用来确定电压如何在电路的节点之间分配。这种方法也称为节点电压法，使用基尔霍夫电压定律、基尔霍夫电流定律和欧姆定律建立一个方程，将每个电路节点之间测量的电压与一些参考电压相关联。而大多数情况下，我们使用地线作为参考。一系列线性方程中的变量是相邻节点之间测量的电压降，可以使用标准算法来求解问题。

网孔分析

该技术也称为网孔电流环路。使用欧姆定律，我们可以确定环路中的电压值。支路被识别为连接两个节点并具有电路元件的路径，称为网孔。当网孔只有一个支路时，支路电流称为网孔电流。相反，当网孔有两个支路时，网孔电流要么是两个网孔环路的总和，要么是它们的差值，具体取决于它们是平行还是反平行运行。

网络分析的重要性

网络分析对于确定网络中每个组件或成员的电流和电压值非常重要。

• 我们可以使用网孔分析来确定具有许多环路的电路的 V 和 I。此分析同时实现了 KVL 和欧姆定律。

• 如果一个电路有很多节点，那么用简单的方法计算每个节点的电流或电压是很困难的，所以在这里我们可以使用节点分析。

因此，通过计算网络中任何节点或组件的电流值，我们可以根据需要调整或修改网络。在复杂的桥式电路中，我们使用网络分析来确定其特性。

结论

网络分析是确定电路中任何点或任何组件的电流和电压值的最重要技术。此外，在现代科技时代，我们可以利用网络分析设计输入低、输出高的设备。

常见问题

1. 网络分析中双向元件是什么意思？

当电压和电流关系在电流沿两个方向流动时相同，则该元件称为双向元件。例如，阻抗、电容、电阻等。具有双向元件的网络称为双向网络。

2. 网络分析中单向元件是什么意思？

当电压和电流之间的关系因流过它的电流方向的变化而改变时，该元件称为单向元件。这些元件的例子包括硅二极管、真空二极管、整流器等。配备了这些元件的网络称为单向网络。

3. 基尔霍夫定律在网络分析中的意义是什么？

基尔霍夫定律指出，电路中总电流之和为零。

$$\mathrm{总输入电流\: =\: 总输出电流}$$

此规则对于在分析过程中确定网络中的电流损失或增益非常有用。

4. 为什么在网络分析中使用欧姆定律？

网络是一组相互连接的电阻器和其他一些组件，因此为了计算这些组件上的电阻、电压和电流的值，我们在网络分析中使用欧姆定律。

5. 什么是桥式网络？

网络或电路的形状像一座桥。在这种类型的网络中，两个分支或电路由第三个分支连接或桥接。