Co to jest czysty obwód indukcyjny i czysty obwód oporny?

Czysty obwód indukcyjny i czysty obwód rezystancyjny to dwa podstawowe modele obwodów, które reprezentują idealny przypadek tylko indukcyjnych lub tylko rezystancyjnych elementów w obwodzie. Poniżej opisano te dwa modele obwodów oraz ich cechy:

Czysty Obwód Rezystancyjny

Definicja

Czysty obwód rezystancyjny to obwód zawierający wyłącznie elementy rezystorskie (R) i żadne inne typy elementów (takie jak cewki L lub kondensatory C). Elementy rezystorskie są używane do reprezentowania części obwodu, gdzie energia jest rozpraszana, na przykład generując ciepło.

Cechy

• Napięcie i prąd w fazie: W czystym obwodzie rezystancyjnym napięcie i prąd są w fazie, czyli różnica fazowa między nimi wynosi 0°.

• Prawo Ohma: Związek między napięciem (V) a prądem (I) podlega prawu Ohma, tj. V=I×R, gdzie R to rezystancja rezystora.

• Zużycie mocy: Element rezystorski zużywa energię elektryczną i zamienia ją w energię cieplną, obliczaną przez moc P=V×I lub P= V2/R lub P=I 2×R.
  

Zastosowanie

• Element grzewczy: Elementy rezystorskie są bardzo powszechne w urządzeniach grzewczych, takich jak elektryczne ogrzewacze wody, żelazka elektryczne itp.

• Element ograniczający prąd: Używany jako element ograniczający prąd w obwodzie, aby zapobiec uszkodzeniu innych komponentów z powodu nadmiernego prądu.

• Dzielnik napięcia: W dzielniku napięcia rezystor służy do proporcjonalnego rozdzielania napięcia.

Czysty Obwód Indukcyjny

Definicja

Czysty obwód indukcyjny to obwód zawierający wyłącznie elementy indukcyjne (L) i żadne inne typy elementów. Cewka reprezentuje część obwodu, która przechowuje energię pola magnetycznego i zwykle składa się z nawiniętych cewek.

Cechy

• Napięcie wyprzedza prąd o 90° : W czystym obwodzie indukcyjnym napięcie wyprzedza prąd o 90° (lub +90° różnicy fazowej).

• Reaktancja indukcyjna: Blokujący wpływ elementu indukcyjnego na prąd zmienny nazywany jest reaktancją indukcyjną (XL), a jej wielkość jest proporcjonalna do częstotliwości, wzór obliczeniowy to

XL=2πfL, gdzie f to częstotliwość prądu zmiennego, a L to wartość indukcyjności cewki.

• Moc bierna: Elementy indukcyjne nie zużywają energii, ale przechowują ją w polu magnetycznym i uwalniają w kolejnym cyklu, więc w obwodzie indukcyjnym występuje moc bierna (Q), ale nie ma rzeczywistego zużycia energii.

Zastosowanie

• Filtry: Cewki są często używane w filtrach, zwłaszcza w filtrach dolnoprzepustowych, aby blokować przejście sygnałów wysokiej częstotliwości.

• Balast: W obwodach lamp fluorescencyjnych cewki są używane jako balast, ograniczając prąd i dostarczając niezbędne napięcie startowe.

• Obwód rezonansowy: Gdy używane są z elementami pojemnościowymi, cewki mogą tworzyć obwody oscylacyjne LC do generowania sygnałów oscylacyjnych o określonej częstotliwości.

Podsumowanie

• Czysty obwód rezystancyjny: charakteryzuje się napięciem i prądem w fazie, podlega prawu Ohma, energia jest zużywana na rezystancji, konwertowana na ciepło.

• Czysty obwód indukcyjny: charakteryzuje się napięciem wyprzedzającym prąd o 90°, reaktancją indukcyjną, energią przechowywaną w polu magnetycznym i uwalnianą w następnym cyklu, bez rzeczywistego zużycia energii.

W praktycznych zastosowaniach rzadko spotyka się czyste obwody rezystancyjne lub indukcyjne, a często w obwodzie znajduje się kombinacja wielu komponentów, ale zrozumienie tych dwóch podstawowych modeli obwodów pomaga w analizie i projektowaniu bardziej skomplikowanych obwodów.