چه چیزی مدار القایی خالص و مدار مقاومتی خالص است

مدارهای خالص القایی و مقاومتی دو مدل پایه‌ای از مدارها هستند که به ترتیب نمایانگر حالت ایده‌آلی از تنها وجود المان‌های القایی یا مقاومتی در مدار می‌باشند. در ادامه این دو مدل مدار و ویژگی‌های آن‌ها توصیف شده است:

مدار خالص مقاومتی

تعریف

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

خصوصیات

• ولتاژ و جریان هم‌فاز: در مدار خالص مقاومتی، ولتاژ و جریان هم‌فاز هستند، یعنی اختلاف فاز بین آن‌ها ۰° است.

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

• صرف انرژی: المان 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

• المان گرمکن: المان مقاومتی در تجهیزات گرمکن بسیار رایج است، مانند گرمکن آب الکتریکی، آهن گرم الکتریکی و غیره.

• المان محدودکننده جریان: به عنوان المان محدودکننده جریان در مدار استفاده می‌شود تا از تخریب المان‌های دیگر توسط جریان زیاد جلوگیری شود.

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

مدار خالص القایی

تعریف

مدار خالص القایی، مداری است که تنها شامل المان‌های القایی (L) بوده و هیچ نوع المان دیگری ندارد. القایی نمایانگر بخشی از مدار است که انرژی میدان مغناطیسی را ذخیره می‌کند و معمولاً از سیم‌پیچ‌های پیچیده تشکیل شده است.

خصوصیات

• ولتاژ ۹۰° پیش از جریان: در مدار خالص القایی، ولتاژ ۹۰° پیش از جریان (یا +۹۰° اختلاف فاز) است.

• مقاومت القایی: اثر مسدودکننده المان 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.

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

• توان واکنشی: المان‌های 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 وجود ندارد.

کاربرد

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

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

• مدار رزونانس: وقتی با المان‌های خازنی استفاده می‌شوند، القایی‌ها می‌توانند مدارهای نوسانی LC را تشکیل دهند تا سیگنال‌های نوسانی با فرکانس مشخص تولید کنند.

خلاصه

• مدار خالص مقاومتی: با ویژگی‌های ولتاژ و جریان هم‌فاز، طبق قانون اهم، انرژی مصرف شده روی مقاومت و تبدیل به گرما.

• مدار خالص القایی: با ویژگی‌های ولتاژ ۹۰° پیش از جریان، مقاومت القایی، انرژی ذخیره شده در میدان مغناطیسی و آزاد شده در چرخه بعدی، بدون مصرف انرژی.

در کاربردهای عملی، مدارهای خالص مقاومتی یا القایی به ندرت دیده می‌شوند و معمولاً ترکیبی از چندین المان در مدار وجود دارد، اما درک این دو مدل پایه‌ای مدار به تحلیل و طراحی مدارهای پیچیده‌تر کمک می‌کند.