Стиль рисования электрической цепи инженеров против стиля физиков - хлопотное занятие

Я обучаю студента-автоматизатора физике и математике. В частности, мы имеем дело со всеми видами физических систем с входом Икс ( т ) и функция вывода у ( т ) где цель состоит в том, чтобы предоставить математическую модель (например, уравнения движения для системы) и вычислить передаточную функцию г ( с ) "=" Д ( с ) Икс ( с ) .

Одним из типов вышеперечисленных систем являются электрические цепи, целью которых является использование законов Киргофа для получения передаточной функции, в которой входной и выходной сигналы представляют собой два напряжения.

Проблема, с которой мы сталкиваемся, заключается в использовании инженерного способа рисования электрических цепей, т.е. с общим уровнем земли и напряжениями, выраженными в виде горизонтальных линий. Ниже приведен пример, с которым у меня возникли проблемы:

Картинка, нарисованная профессором

Теперь мое понимание этого стиля рисования схем привело меня к мысли, что это эквивалентно следующему:

Моя интерпретация оригинальной схемы

Исходящий сигнал является значением вольтметра. Проблема с этой интерпретацией заключается в том, что катушка л и конденсатор С никак не способствовали бы передаточной функции, так как через них вообще не протекал бы ток, насколько я понимаю электрические цепи.

Итак, мой вопрос: где я делаю свою ошибку? Если это так, как я интерпретирую схему, то есть ли общий способ понять и проанализировать этот «инженерный» стиль схем?

Схема интересна только для сигналов переменного тока . Вы правы, ток через C и L для постоянного тока отсутствует , когда с "=" 0 .
@alephzero, даже для сигналов переменного тока элементы L и C не будут способствовать передаточной функции данной схемы.

Ответы (1)

Я (инженер-электрик) согласен с вашей интерпретацией схемы.

Проблема с этой интерпретацией заключается в том, что катушка L и конденсатор C вообще не влияют на передаточную функцию.

Это верно, когда к выходу фильтра не подключена нагрузка.

Возможно, что фактическая цель упражнения состояла в том, чтобы показать, что последовательные компоненты с разомкнутой цепью не влияют на поведение цепи.

Но также учтите, что как только вы подключите нагрузку к выходу, катушка индуктивности и конденсатор будут вносить свой вклад в передаточную функцию.

Одним из основных результатов первого курса теории цепей является систематический способ (фактически целый зверинец способов) представления цепей, позволяющий предсказать, как они будут работать при любой возможной подключенной линейной нагрузке. Или с источником, прикрепленным к противоположной стороне, и выводом, взятым с того, что изначально было входной стороной.

Мои системные знания немного расплывчаты, и я изучал механику, а не электрику (так что отнеситесь к этому комментарию с соответствующей долей скептицизма). Основываясь на первой диаграмме, я думаю, что имеет смысл ожидать нагрузки с обеих сторон. ты 1 ( т ) и ты 2 ( т ) выглядят одинаково, поэтому, если я не ошибаюсь, я ожидаю, что нагрузка на правую сторону будет такой же, как и на левую. Так что это имеет большой смысл.
Спасибо! Я принял ваш ответ, потому что он касается основного вопроса моего вопроса. Однако я не думаю, что понимаю, что вы имеете в виду, прикрепляя нагрузку к выходу. Означает ли это просто параллельное подключение некоторого импеданса?
@Lurco, да, чтобы сделать что-нибудь полезное с фильтром, он должен передать некоторую энергию какой-то другой схеме или подсистеме. Это означает подключение чего-либо к выходу фильтра. В идеале эта нагрузка может иметь очень высокий импеданс (в этом случае вы правы, L и C не влияют, и это очень плохой фильтр для использования в этой системе), но в общем случае он может иметь любой импеданс. вы хотите спроектировать его, чтобы иметь.