Network-theory-overview
ネットワーク理論-概要
- ネットワーク理論*は、電気回路または電気ネットワークの問題を解決する研究です。 この入門章では、最初に電気回路の基本用語とネットワーク要素の種類について説明します。
基本用語
ネットワーク理論では、次の用語に頻繁に出くわします-
- 電気回路
- 電気ネットワーク
- 現在
- 電圧
- 力
したがって、先に進む前にこれらの用語に関する基本的な知識を収集することが不可欠です。 電気回路から始めましょう。
電気回路
電気回路には、電圧源または電流源からの電子の流れを提供するための閉じた経路が含まれています。 電気回路に存在する要素は、直列接続、並列接続、または直列接続と並列接続の任意の組み合わせになります。
電気ネットワーク
電気ネットワークは、電圧源または電流源からの電子の流れを提供するための閉じた経路を含む必要はありません。 したがって、「すべての電気回路は電気ネットワーク」であると結論付けることができますが、その逆は必ずしも必要ではありません。
現在
導体を流れる電流 "I" は、電荷の流れの時間率に他なりません。 数学的には、次のように書くことができます
I = \ frac \ {dQ} \ {dt}
どこで、
- Q は料金で、単位はColoumbです。
- t は時間で、その単位は秒です。
類推として、電流はパイプを通る水の流れと考えることができます。 電流は、*アンペア*で測定されます。
一般に、*電子電流*はソースのマイナス端子からプラス端子に流れますが、*従来の電流*はソースのプラス端子からマイナス端子に流れます。
- 電子電流*は自由電子の動きによって得られますが、*従来の電流*は自由な正電荷の動きによって得られます。 これらは両方とも*電流*と呼ばれます。
電圧
電圧 "V" は、電荷（電子）を流す起電力に他なりません。 数学的には、次のように書くことができます
V = \ frac \ {dW} \ {dQ}
どこで、
- W は位置エネルギーであり、その単位はジュールです。
- Q は料金で、単位はColoumbです。
類推として、電圧は、水がパイプを流れるようにする水の圧力と考えることができます。 Volt で測定されます。
力
電力 "P" は、電気エネルギーの流れの時間率に他なりません。 数学的には、次のように書くことができます
P = \ frac \ {dW} \ {dt}
どこで、
- W は電気エネルギーであり、*ジュール*で測定されます。
- t は時間で、秒単位で測定されます。
上記の方程式aを書き直すことができます
P = \ frac \ {dW} \ {dt} = \ frac \ {dW} \ {dQ} \ times \ frac \ {dQ} \ {dt} = VI
したがって、 power は、電圧 V と電流 I の*積*に他なりません。 その単位は*ワット*です。
ネットワーク要素の種類
いくつかのパラメーターに基づいて、ネットワーク要素をさまざまなタイプに分類できます。 ネットワーク要素の種類は次のとおりです-
- アクティブな要素とパッシブな要素
- 線形要素と非線形要素
- バイラテラル要素とユニラテラル要素
アクティブな要素とパッシブな要素
電力を供給する能力に基づいて、ネットワーク要素を*アクティブ*または*パッシブ*に分類できます。
- アクティブエレメント*は、電気回路に存在する他のエレメントに電力を供給します。 時には、彼らは受動的な要素のように力を吸収するかもしれません。 つまり、アクティブな要素には、電力を供給および吸収する能力があります。 *例：電圧源と電流源。
- Passive Elements は他の要素に電力（エネルギー）を供給できませんが、電力を吸収できます。 つまり、これらの要素は、熱の形で電力を消費するか、磁場または電界の形でエネルギーを蓄積します。 例：抵抗、インダクタ、およびコンデンサ。
線形要素と非線形要素
ネットワーク要素を特性に基づいて linear または nonlinear に分類して、線形性の特性に従うことができます。
- 線形要素*は、電圧と電流の線形関係を示す要素です。 *例：抵抗、インダクタ、およびコンデンサ。
- 非線形要素*は、電圧と電流の線形関係を示さない要素です。 *例：電圧源と電流源。
バイラテラル要素とユニラテラル要素
ネットワーク要素は、ネットワーク要素を流れる電流の方向に基づいて、「二国間」または「一国間」のいずれかに分類することもできます。
バイラテラルエレメント*は、両方向の電流を許容し、どちらの方向の電流でも同じインピーダンスを提供するエレメントです。 *例：抵抗、インダクタ、コンデンサ。
二国間要素の概念を次の図に示します。
上記の図では、電流（I）は端子Aからインピーダンス_Z_Ωの受動素子を通ってBに流れています。 これは、端子AとBの間の要素の電圧（V）と電流（I）の比率です。
上の図では、電流（I）は端子Bからインピーダンス_Z_Ωの受動素子を通ってAに流れています。 つまり、電流（–I）が端子AからBに流れています。 この場合も、電流と電圧の両方が端子AとBに関して負の符号を持つため、同じインピーダンス値を取得します。
- 一方的な要素*は、電流を一方向のみに許可する要素です。 したがって、両方向で異なるインピーダンスを提供します。
