Niet-stroomvoerend draadje...

ProgHead

Gepokt en gemazeld
Lid sinds
26 februari 2019
Berichten
6.539
Locatie
Zeist
In verband met Kron's diakoptics methode die ik nu aan het bestuderen ben, vraag ik mij af of het wel altijd zo is dat het voor de werking van een circuit niets uit zou maken als je binnen dat betreffende circuit een niet-stroomvoerend draadje door zou knippen. Op het eerste gezicht zou dat gewoon moeten kunnen zonder dat er in de werking van het circuit ook maar iets verandert, maar is dat wel in alle omstandigheden zo?
 
Nee, dat is niet altijd zo.
Bv een gate van een FET is niet stroomvoerend, maar is zeker belangrijk voor de werking dat deze aangesloten is.
In de hoogfrequent techniek gebeurt het wel dat er twee getwiste draadjes als capaciteit wordt gebruikt.
Maar verder iss het gokken voor me als ik geen schema heb, en ook niet weet welk draadje je bedoelt.

Verder heb ik geen idee wat Kron's diakoptics is🫣
 
Verder heb ik geen idee wat Kron's diakoptics is🫣

Het kost mij zelf ook grote moeite om die methode te doorgronden, maar het is een manier om een ingewikkeld circuit in eenvoudiger deelcircuits op te knippen en die deelcircuits ieder afzonderlijk door te rekenen en de zo gevonden resultaten nadien weer in elkaar te schuiven om zo het gedrag van het gehele circuit te vinden. Diakoptics werkt met matrices of tensoren.
 
Zie ook: Diakoptics - Wikipedia

Vermoedelijk mag het draadje dan absoluut geen stroom voeren, en dus zelfs niet de minieme stroompjes die nodig zijn om bijvoorbeeld de gate van een FET te laden of ontladen...?
 
Het draadje mag in ieder geval helemaal geen en helemaal nooit stroom voeren. Neem bv een draad die 2 plaatsen op gelijk potentiaal houdt: die voert geen stroom als beiden op hetzelfde potentiaal zijn, maar als je hem weghaalt bouwt er mogelijk een steeds groter potentiaalverschil op. Want stiekem voert dat draadje natuurlijk wél stroom zodra er een inimini potentiaalverschil ontstaat.
 
Ja - dat bedoel ik. In de praktijk mag je zelden of nooit draadjes uit circuits weghalen. Maar hoe zit het met de theorie, stel dat het bewuste hypothetische draadje absoluut geen stroom voert, ook niet eventjes of in minieme mate. Ik zal een schetsje maken van het geval dat ik voor ogen heb...
 
Dit is het idee:


dit.png

Situatie I verbeeldt het originele circuit A.

Situatie II geeft weer dat A in twee deelcircuits B en C is opgedeeld.

Situatie III heeft twee extra spanningsbronnen met een waarde van de spanning die tussen de aangegeven punten in Situatie II ook al stond. Ze werken dus ook niet storend op het circuit in.

Situatie IV geeft aan dat de twee verbindingen tussen de deelcircuits B en C verbroken zijn omdat er tussen u1 en u2 toch geen stroom vloeit.
 
Dat is de theoretische motivatie waarom je A als B en C met hun eigen welgekozen spanningsbron mag beschouwen.

Mag dit in de praktijk? Als er geen andere effecten dan zuiver wet van ohm spelen zeker wel (in het "geen stroom en nooit stroom" geval). Als we het gaan hebben over andere effecten zoals de capacitieve effecten van een geleider, microfonie...moet je opletten maar wss kan je ook dat terugleiden naar een stroom die loopt in die situaties.

Een ietwat gelijkaardig geval aan de theoretische situatie van het openknippen van een circuit dmv een spanningsbron: je mag in een toestel de output van haar spanningsregelaar als voedingsinput van het toestel aansluiten, als je er maar precies de goede spanning op zet. Bv een Arduino werkt perfect als je 5V aanbiedt op zijn 5V output, dan werkt dat als zijn voedingsinput.
 
Het is puur theoretisch, ik probeer te begrijpen waarom de diakoptics methode werkt. Het circuit wordt niet echt in stukken geknipt maar alleen op papier als hulpje voor de berekening.
 
De volledige redenering zit in die 4 tekeningen opgebouwd. De crux is dat in het gehele circuit een potentiaalverschil bestaat tussen punten 1A en 2A. Je mag hier zoveel spanningsbronnen van exact hetzelfde potentiaalverschil aan toevoegen als je wil, dat verandert niks. Als je 2 zo'n bronnen nu een beetje opschuift wordt 1A en 2A gesplitst in 1B/2B en 1C/2C. Tussen 1B en 1C, resp 2B en 2C loopt geen enkele stroom op die manier (zelfde potentiaal). Dus ja, die draden mag je dan weglaten. ...Maar dan heb je het circuit toch kapotgemaakt? Ja, ware het niet dat die twee nieuwe spanningsbronnen beide helften in leven houden alsof de boel nog aan elkaar hing: het circuit blijft gesloten, maar nu via een spanningsbron ipv via de circuithelft die voor eenzelfde potentiaalverschil zou zorgen. Een beetje zoals iemand zijn hart stilleggen en verwijderen maar zijn bloedsomloop aan een hartlongmachine aansluiten. Het effect voor de rest van het lichaam is hetzelfde: er stroomt eenzelfde hoeveelheid bloed naar de rest van het lichaam.
 
Situatie IV geeft aan dat de twee verbindingen tussen de deelcircuits B en C verbroken zijn omdat er tussen u1 en u2 toch geen stroom vloeit.

Ik begin nu toch weer te twijfelen: omdat u1 en u2 gelijk zijn verondersteld staat over de verbindingsdraadjes geen spanning, maar de weerstand van die draadjes is (ideaal gesproken) ook nul. Volgens de Wet van Ohm is de stroom door die draadjes dan onbepaald (en niet noodzakelijk nul).
 
Maar als je het theorema van Thevenin erbij neemt is dat theoretisch draadje eigenlijk 1 knoop waarin de som der stromen nul is. Ergo geen stroom door het draadje. Voor elke niet-nulwaarde van de draadweerstand kom je ook op nul stroom uit met de wet van ohm. En bij 0 weerstand is 0 stroom nog steeds een mogelijk antwoord.
 
Anderzijds in Situatie II veronderstel ik nog wel dat er een stroom door de verbindingsdraadjes loopt. Waarom zou die stroom bij Situatie III dan stoppen?
 
Die spanningsbronnen zorgen ervoor dat links van de linker bron en rechts van de rechter bron dezelfde stromen als voorheen blijven lopen, maar tussen beide bronnen niks meer. Je maakt twee keer een binnenweg in het circuit waardoor op het stukje hoofdbaan ertussen niemand meer rijdt.
 
Ben nog op zoek naar een eenvoudige uitleg van diakoptics, maar heb het nog niet gevonden. Het lijkt erop dat je hoe dan ook een paar maanden matrix algebra, tensorrekening en/of algebraïsche topologie als voorbereidende studie nodig hebt...
 
Daar kan ik je niet mee helpen. Het is niet omdat ik destijds geslaagd was voor die examens, dat ik wist wat ik aan het doen was. Laat staan dat ik het nu nog weet.
 
Voor elke niet-nulwaarde van de draadweerstand kom je ook op nul stroom uit met de wet van ohm.

Dat geeft een oplossing: we nemen gewoon aan dat de bewuste draadjes een (ten opzichte van de andere impedanties in de schakeling) verwaarloosbare weerstand van nog net niet nul hebben.
 
Ik heb mijzelf (tot nog toe) kunnen overtuigen dat twistors voor mij toch echt een brug te ver zijn. Ik heb niet het eeuwige leven. Liever zoek ik een beperkt aantal begrippen en theorieën tot op de bodem uit, en dat laatste houdt mij nu al ruim een halve eeuw bezig. ;)
 
Back
Top