چه چیزی یک مدار القایی خالص و یک مدار مقاومتی خالص است

پرداخت خالص القایی و پرداخت خالص مقاومتی دو مدل پایه‌ای مدار هستند که به ترتیب مورد ایده‌آل فقط القایی یا فقط مقاومتی در مدار را نشان می‌دهند. در ادامه دو مدل مدار و مشخصات آنها توصیف شده است:

مدار مقاومت خالص

تعریف

مدار مقاومت خالص مداری است که فقط شامل اجزای مقاومت (R) است و هیچ نوع اجزای دیگری (مانند القایی L یا خازن C) ندارد. عناصر مقاومت برای نمایش بخشی از مدار که انرژی در آن تلف می‌شود، مانند تولید گرما، استفاده می‌شوند.

خصوصیات

• ولتاژ و جریان همزمان: در مدار مقاومت خالص، ولتاژ و جریان همزمان هستند، یعنی اختلاف فاز بین آنها 0° است.

• قانون اهم: رابطه بین ولتاژ (V) و جریان (I) طبق قانون اهم است، یعنی V=I×R، که R مقاومت مقاومت است.

• مصرف انرژی: عنصر مقاومتی انرژی الکتریکی را مصرف می‌کند و آن را به انرژی گرمایی تبدیل می‌کند، که با توان P=V×I یا P= V2/R یا P=I 2×R محاسبه می‌شود.
  

کاربرد

• عنصر گرمایی: عناصر مقاومتی در تجهیزات گرمایشی بسیار رایج هستند، مانند گرمکن آب الکتریکی، آهن گرمکن الکتریکی و غیره.

• عنصر محدود کننده جریان: به عنوان عنصر محدود کننده جریان در مدار استفاده می‌شود تا جلوی جریان بیش از حد را بگیرد تا از خسارت دیگر اجزا جلوگیری شود.

• تقسیم‌کننده ولتاژ: در مدار تقسیم‌کننده ولتاژ، مقاومت برای توزیع ولتاژ به صورت تناسبی استفاده می‌شود.

مدار القایی خالص

تعریف

مدار القایی خالص مداری است که فقط شامل عناصر القایی (L) است و هیچ نوع اجزای دیگری ندارد. یک القایی بخشی از مدار را که انرژی مغناطیسی را ذخیره می‌کند نشان می‌دهد و معمولاً از سیم‌پیچ‌های پیچیده تشکیل شده است.

خصوصیات

• ولتاژ 90° جلوتر از جریان: در مدار القایی خالص، ولتاژ 90° جلوتر از جریان (یا +90° اختلاف فاز) است.

• مقاومت القایی: اثر مسدود کننده عنصر القایی بر جریان متناوب را مقاومت القایی (XL) می‌نامند و اندازه آن متناسب با فرکانس است، فرمول محاسبه آن

XL=2πfL است که f فرکانس جریان متناوب و L مقدار القایی القایی است.

• توان واکنشی: عناصر القایی انرژی را مصرف نمی‌کنند، اما انرژی را در میدان مغناطیسی ذخیره می‌کنند و در چرخه بعدی آن را آزاد می‌کنند، بنابراین در مدار القایی توان واکنشی (Q) وجود دارد، اما هیچ مصرف واقعی انرژی ندارد.

کاربرد

• فیلترها: القایی‌ها معمولاً در فیلترها، به ویژه فیلترهای پایین‌گذر، برای مسدود کردن عبور سیگنال‌های فرکانس بالا استفاده می‌شوند.

• بالاست: در مدارهای لامپ فلورسنت، القایی‌ها به عنوان بالاست استفاده می‌شوند، جریان را محدود می‌کنند و ولتاژ لازم برای شروع را فراهم می‌کنند.

• مدار تشدید: وقتی با اجزای خازنی استفاده می‌شود، القایی‌ها می‌توانند مدارهای تشدید LC را برای تولید سیگنال‌های نوسانی با فرکانس خاص تشکیل دهند.

خلاصه

• مدار مقاومت خالص: با مشخصه ولتاژ و جریان همزمان، طبق قانون اهم، انرژی در مقاومت مصرف می‌شود و به گرما تبدیل می‌شود.

• مدار القایی خالص: با مشخصه ولتاژ 90° جلوتر از جریان، مقاومت القایی، انرژی در میدان مغناطیسی ذخیره شده و در چرخه بعدی آزاد می‌شود، بدون مصرف انرژی.

در کاربردهای عملی، مدارهای مقاومت خالص یا القایی خالص به ندرت مشاهده می‌شوند و اغلب ترکیبی از چندین مولفه در مدار وجود دارد، اما درک این دو مدل مدار پایه کمک می‌کند تا مدارهای پیچیده‌تر را تحلیل و طراحی کنیم.