Wat is een zuivere inductieve schakeling en een zuivere weerstandsschakeling?

Een zuivere spoelcircuit en een zuiver weerstandscircuit zijn twee basis circuitmodellen, die respectievelijk de ideale situatie van alleen spoel- of weerstandselementen in het circuit vertegenwoordigen. Hieronder staan de twee circuitmodellen en hun kenmerken beschreven:

Zuiver Weerstandscircuit

Definitie

Een zuiver weerstandscircuit is een circuit dat alleen weerstandselementen (R) bevat en geen andere soorten componenten (zoals spoelen L of condensatoren C). Weerstandselementen worden gebruikt om het deel van het circuit te representeren waar energie wordt gedissipeerd, zoals bij het genereren van warmte.

Kenmerken

• Spanning en stroom in fase: In een zuiver weerstandscircuit zijn de spanning en de stroom in fase, dat wil zeggen, het fasenverschil tussen hen is 0°.

• Wet van Ohm: Het verband tussen spanning (V) en stroom (I) volgt de wet van Ohm, d.w.z. V=I×R, waarbij R de weerstand van de weerstand is.

• Energieverbruik: Het weerstandselement consumeert elektrische energie en zet deze om in warmte-energie, berekend door vermogen P=V×I of P= V2/R of P=I 2×R.
  

Toepassing

• Verwarmings-element: Weerstandselementen zijn zeer gebruikelijk in verwarmsapparatuur, zoals elektrische waterverwarming, strijkijzers, enz.

• Stroombeperkend element: Gebruikt als stroombeperkend element in een circuit om te voorkomen dat te veel stroom andere componenten beschadigt.

• Spansingdeler: In een spansingdelerschakeling wordt een weerstand gebruikt om de spanning proportioneel te verdelen.

Zuivere Spoelcircuit

Definitie

Een zuivere spoelcircuit is een circuit dat alleen spoelelementen (L) bevat en geen andere soorten componenten. Een spoel stelt het deel van het circuit voor dat magnetische veldenergie opslaat en bestaat meestal uit gewonden spulen.

Kenmerken

• Spanning leidt stroom 90° : In een zuivere spoelcircuit ligt de spanning 90° voor op de stroom (of +90° fasedverschil).

• Inductieve reactantie: Het blokkeerende effect van het inductieve element op wisselstroom wordt inductieve reactantie (XL) genoemd, en de grootte hiervan is evenredig met de frequentie, de berekeningsformule is

XL=2πfL, waarbij f de frequentie van de wisselstroom is en L de inductiewaarde van de spoel.

• Reactief vermogen: Inductieve elementen consumeren geen energie, maar zullen energie opslaan in het magnetisch veld en deze in de volgende cyclus vrijgeven, dus er is reactief vermogen (Q) in het inductieve circuit, maar er is geen daadwerkelijke energieverbruik.

Toepassing

• Filters: Spoelen worden vaak gebruikt in filters, vooral laagdoorlaatfilters, om de doorgang van hoge-frequentiesignalen te blokkeren.

• Ballast: In fluorescerende lampenschakelingen worden spoelen gebruikt als ballast, om de stroom te beperken en de nodige startspanning te leveren.

• Resonantiecircuit: Wanneer gebruikt met capaciteitscomponenten, kunnen spoelen LC-oscillatieschakelingen vormen om oscillatiesignalen van een specifieke frequentie te genereren.

Samenvatting

• Zuiver weerstandscircuit: kenmerkt zich door spanning en stroom in fase, volgens de wet van Ohm, energie geconsumeerd op de weerstand, omgezet in warmte.

• Zuivere spoelcircuit: kenmerkt zich door spanning 90° voor op de stroom, inductieve reactantie, energie opgeslagen in het magnetisch veld en vrijgegeven in de volgende cyclus, geen energieverbruik.

In praktische toepassingen komen zuivere weerstand- of spoelcircuits zelden voor, en vaak bevatten circuits een combinatie van meerdere componenten, maar het begrijpen van deze twee basis circuitmodellen helpt bij het analyseren en ontwerpen van complexere circuits.