Elektrische Netze mit offenem Regelkreis

Dies ist eine generische Konzeptfrage, die mir am ersten Tag eines EE-Kurses begegnet ist. Unser Dozent hat uns gesagt, dass Stromkreise im Wesentlichen elektrische Netze mit geschlossenen Schleifen sind.

Ich würde gerne wissen, wie ein Stromnetz mit offener Schleife funktioniert. Ist damit ein offener Kreislauf gemeint, in dem nichts wirklich funktioniert, oder gibt es tatsächlich funktionierende Netzwerke ohne geschlossene Kreisläufe? Und wenn es solche Netze gibt, wie wird Energie übertragen und wie funktioniert KVL in diesem Fall?

Ihr Funkgerät hat eine offene Schleife zwischen Antenne und Erde. Es zieht Energie aus EM-Wellen, die überall um uns herum schweben. KVL funktioniert in diesem Fall überhaupt nicht, Sie mussten zuerst Antenne und Erde in Gedanken durch eine HF-Wechselstromquelle ersetzen.
Einige Beispiele für Elektrizität (z. B. statische Aufladung eines Luftballons durch Reiben an den Haaren) lassen sich nicht gut durch Schaltungsbegriffe beschreiben. Nützliche Anwendungen sind jedoch hauptsächlich schaltungsbasiert.

Antworten (2)

Ich denke, dass der Dozent eine willkürliche Definition des Stromkreises verwendet. Für viele Autoren ist elektrischer Stromkreis ein Synonym für elektrisches Netzwerk, wobei letzterer Begriff manchmal für komplexere oder größere Schaltungen verwendet wird.

Sofern er nichts Falsches gesagt hat, verwendet er eine möglicherweise nicht standardmäßige Definition, also sollten Sie ihn direkt fragen.

Vielleicht wurde seine Aussage in einen Kontext gestellt, der ein besseres Verständnis dessen ermöglicht, was er meinte, aber für bare Münze genommen, ist seine Aussage Unsinn: KVL kann nur angewendet werden, wenn Schleifen in einem Schaltkreis vorhanden sind. Ein Netzwerk ohne Schleife ist eine degenerierte Schaltung ohne nützliche Eigenschaft.

Ströme können in einem Netz nur zirkulieren, wenn es geschlossene Schleifen gibt, sonst gibt es keinen Strom, also keinerlei Leistungsübertragung.

Dies setzt natürlich voraus, dass wir über die grundlegende Schaltungstheorie sprechen, bei der angenommen wird, dass jedes Netzwerk ein Netzwerk aus konzentrierten Elementen ist und außerhalb dieser kleinen schwarzen Kästchen, die wir Komponenten nennen, kein elektromagnetisches Phänomen auftritt.

Wenn wir über allgemeinere elektrische "Schaltungen" sprechen, dh Schaltungen, bei denen die Maxwell-Gleichungen nicht vernachlässigt werden können, ist das gleiche Konzept der Schaltung etwas verschwommen.

Was der Dozent Ihnen beibringt, ist wahrscheinlich die Theorie passiver Schaltungen, und dieser Kurs zielt darauf ab, Ihnen die mathematischen Techniken zur Analyse passiver Schaltungen (KVL, KCL usw.) zu vermitteln. Die durch das Studium dieses Kurses erworbene Intuition wird Ihnen bei der Analyse realer Schaltungen sehr helfen.

Um zu deiner Frage zu kommen, es kommt darauf an. Wenn Sie sich Gleichstromkreise ansehen, benötigen Sie ja einen geschlossenen Regelkreis, damit Strom fließen kann. Wenn Sie sich jedoch Wechselstromsignale ansehen, kann Energie aus einem Draht (Antenne) entweichen und sich durch den Raum ausbreiten.