Qarku elektrik

Qarku elektrik apo rrjeti elektrik është një ndërlidhje e përbërësëve elektrik si (p.sh. bateritë, rezistorët, përçuesit, kondensatorët) një model i ndërlidhjeve, i përbërë nga elemente elektrike (p.sh. burimet e tensionit, burimet e rrymës, rezistencat, kapacitet, induktiviteti).

Një qark i thjeshtë elektrik i përbërë nga një burim i tensionit dhe një rezistor. Këtu, V=iR, duke u bazuar në ligjin e Omit.

Një qark elektrik është një rrjet i përbërë nga një hark i mbyllur, në mënyrë që të krijohet një rrugë për rrymën. Rrjetet elektrike lineare, një tip i veçantë i përbërë vetëm nga burimet (tensioni ose rryma), elementet e përziera lineare (rezistorët, kondensatorët, induktorët), dhe elementet e shpërndara lineare (vijat transmetuese), kanë aftësinë e pasjes së sinjaleve që posedojnë principet e mbivendosjes. Kështu ato mund të analizohen më lehtë, duke përdorur metodat e domenit të frekuencës si transformimet e Laplasit, për të përcaktuar përgjigjjen e rrymës direkte, alternative dhe përgjigjjen e rrymës së çastit.

Një qark rezistues është një qark që përmban vetëm rezistor dhe burime ideale të rrymës dhe tensionit. Analiza e qarqeve rezistive është më pak e komplikuar sesa analiza e qarqeve që përmbajnë kondensatorë dhe induktorë. Nëse burimet janë burime konstante (rrymë direkte apo DC), rezultati është qark DC.

Një rrjet që përmban komponente elektronike aktive është i njohur si qark elektronik. Rrjetat e tilla janë në përgjithësi jolinear dhe kërkojnë dizajnë më komplekse dhe mjete analizuese.

Permban bateri, tel elektrik, celes, zile, etj.

Klasifikimi

Në varësi nga burimet që veprojnë në të ai mund të jetë qark i rrymës së vazhduar, i rrymës periodike të thjeshtë dhe i rrymës periodike sinusoidale, impulsive, etj.

Në varësi nga lloji i regjimit dallohen qarqe në regjime të qëndrueshme (stacionare), dhe qarqe në regjime kalimtare. Në varësi nga elementët që e përbëjnë ai mund të jetë qark me parametra të përqendruar (koncentruar) ose qark me parametra të shpërndarë (linjat elektrike).

Qark me parametra të përqendruar quhet ai qark i cili përmban elemente të përqendruar që janë ato elemente dimensionet fizike të të cilëve janë të papërfillshëm në krahasim me gjatësinë valore të frekuencës në shqyrtim. Qark me parametra të shpërndarë quhet ai qark i cili përmban elemente me parametra të shpërndarë psh. (linjat elektrike).

Nga pasiviteti

Një rrjet aktiv është një rrjet që përmban të paktën një burim aktiv si një burim të tensionit ose një burim të rrymës. Një rrjet pasiv është një rrjet që nuk përmban ndonjë pajisje aktive.

Nga lineariteti

Një rrjet është linear nëse sinjalet e tij i kanë principet e superponimit; në të kundërtën është jolinear. Një rrjet linear do të jetë i përbërë krejtësisht nga burime të pavaruara, burime linearisht të varura dhe elemente lineare pasive.

Klasifikimi i burimeve

Burimet mund të klasifikohen si burime të pavarura dhe burime të varura.

Burimet e pavarura

Burimet ideale të pavarura mbajnë të njëjtin tension ose rrymë pa marrë parasysh elementet e tjera prezente në qark. Edhe vlera e tyre është konstante (DC) ose sinusoidale (AC). Fortësia e tensioni ose rrymës nuk ndryshon nga asnjë ndryshim i lidhjeve në qark.

Burimet e varura

Burimet e varura varen nga ndonjë element i qarkut për shpërndarjen e fuqisë ose tensionit ose rrymës duke u varur nga tipi i burimit.

Ligjet elektrike

Një numër ligjesh elektrike zbatohet te të gjitha rrjetat elektrike. Këtu përfshihen:

• Ligji i Kirhovit për rrymë: Shuma e të gjitha rrymave që hyjnë në një nyjë është e barabartë me shumën e të gjitha rrymave që e lënë nyjen.
• Ligji i Kirhovit për tension: Shuma e ndyrshimit të potencialit elektrik rreth një harku është i barabartë me zero.
• Ligji i Omit: Tensioni nëpër një rezistor është i barabartë me prodhimin e rezistencës dhe rrymës që rrjedh nëpër të.
• Teorema e Nortonit: Çfarëdo rrjeti me burime të tensionit ose të rrymës dhe rezistorëve është elektrikisht i barabartë me një burim ideal të rrymës në lidhje paralele me një rezistor të vetëm.
• Teorema e Tevenenit: Çfarëdo rrjeti me burime të tensionit ose të rrymës dhe rezistorëve është elektrikisht i barabartë me një burim ideal të tensionit në lidhje serike me një rezistor të vetëm.
• Teorema e mbivendosjes: Në një rrjet linear me disa burime të pavarura, përgjigjja në një degë të veçantë kur të gjitha burimet veprojnë njëherësh është i barabartë me shumën lineare të përgjigjjeve individuale të llogaritura duke marrë një nga një burimet e pavarura.

Metodat e projektimit

Për të projektuar një qark elektrike, qoftë analog ose digjital, inxhinierët e elektros duhet të jenë në gjendje të parashikojnë tensionet dhe rrymat në të gjitha vendet brenda qarkut. Qarqet lineare, që është, qarqet me të njëjtën frekuencë hyrëse dhe dalëse, mund të analizohen duke përdorur teorinë e numrave kompleksë. Qarqet tjera mund të analizohet me programe të specializuara softuerike ose teknika të tjera.

Qarku simulator softuerik, si HSPICE, dhe gjuhët si VHDL-AMS dhe verilog-AMS u mundësojnë inxhinierëve projektimin e qarqeve pa përfshirë kohën, shpenzimet dhe rrezikun e dështimit për ndërtimin e prototipeve të qarqeve.

Ligje të tjera më komplekse do të duheshin nëse qarku përmban komponente jolineare ose reaktive. Sistemet jolineare vetë-regjeneruese mund të përafrohen. Duke i aplikuar këto ligje vimë te ekuacione të cilat mund të zgjidhen algjebrisht ose numerikisht.

Klasifikimi i elementeve

Elementet e qarqeve elektrike mund të ndahen në bazë të kritereve të ndryshme.Sipas rolit që kanë në qarqe elektrike, dallohen element aktiv dhe pasiv.

Elementët aktiv

Në elemente aktive bëjnë pjesë burimet e energjisë elektrike, gjeneratorët, pra elementët të cilët në një interval te pakufizuar kohor prodhojnë energji elektrike në qark etj.

Elementët pasiv

Në elemente pasive bëjnë pjesë elementët ku energjia elektrike shndërrohet në ndonjë trajtë tjetër të energjisë, ose element në të cilët bëhet akumulimi dhe kthimi i energjisë në interval të caktuara të kohës (rezistorët, kondensatorët, bobinat etj.

Qarku i thjeshtë elektrik

Me qark të thjeshtë elektrik nënkuptohet qarku i cili përbëhet nga numri i domosdoshëm i elementëve, dmth. mungesa e cilitdo element nga ky qark do të bëjë atë të papërdorshëm. Elementët e domosdoshëm të qarkut janë:

• burimi elektrik
• përçuesit për lidhje të elementëve
• ndërprerësi
• shpenzuesi

Teoria e qarqeve elektrike

Përbëhet nga dy pjesë themelore:

• Analiza e qarqeve elektrike
• Sinteza e qarqeve elektrike

Analiza e qarkut merret me përcaktimin e madhësisë dalëse-përgjigjes, nëse janë të njohura eksitimi (sinjali hyrës) dhe sistemi. Ndërsa, problemi i sintezës qëndron në konstruktimin e qarkut, nëse është i njohur funksioni i hyrjes dhe ai i përgjigjes së dëshiruar.