Что такое чистая индуктивная цепь и чистая резистивная цепь?
Чисто индуктивная цепь и чисто резистивная цепь — это две основные модели цепей, которые соответственно представляют собой идеальный случай наличия только индуктивных или только резистивных компонентов в цепи. Ниже описываются эти две модели цепей и их характеристики:
Чисто резистивная цепь
Определение
Чисто резистивная цепь — это цепь, содержащая только резистивные компоненты (R) и не содержащая других типов компонентов (например, индуктивностей L или конденсаторов C). Резистивные элементы используются для представления части цепи, где энергия рассеивается, например, при выделении тепла.
Особенности
Напряжение и ток в фазе: В чисто резистивной цепи напряжение и ток находятся в фазе, то есть фазовый сдвиг между ними составляет 0°.
Закон Ома: Связь между напряжением (V) и током (I) следует закону Ома, то есть V=I×R, где R — сопротивление резистора.
Потребление мощности: Резистивный элемент потребляет электрическую энергию и преобразует ее в тепловую энергию, которая рассчитывается по формуле P=V×I или P= V2/R или P=I 2×R.
Применение
Нагревательный элемент: Резистивные элементы очень распространены в нагревательном оборудовании, таком как электрические водонагреватели, утюги и т. д.
Элемент ограничения тока: Используется в качестве элемента ограничения тока в цепи, чтобы предотвратить повреждение других компонентов из-за чрезмерного тока.
Делитель напряжения: В делителе напряжения используется резистор для пропорционального распределения напряжения.
Чисто индуктивная цепь
Определение
Чисто индуктивная цепь — это цепь, содержащая только индуктивные элементы (L) и не содержащая других типов компонентов. Индуктор представляет собой часть цепи, которая хранит магнитную энергию и обычно состоит из намотанных катушек.
Особенности
Напряжение опережает ток на 90° : В чисто индуктивной цепи напряжение опережает ток на 90° (или имеет +90° фазовый сдвиг).
Индуктивное сопротивление: Блокирующее действие индуктивного элемента на переменный ток называется индуктивным сопротивлением (XL), и его величина пропорциональна частоте, формула расчета
XL=2πfL, где f — частота переменного тока, а L — индуктивность индуктора.
Реактивная мощность: Индуктивные элементы не потребляют энергию, но будут хранить энергию в магнитном поле и высвобождать ее в следующем цикле, поэтому в индуктивной цепи присутствует реактивная мощность (Q), но нет фактического потребления энергии.
Применение
Фильтры: Индукторы часто используются в фильтрах, особенно в низкочастотных фильтрах, для блокировки прохождения высокочастотных сигналов.
Балласт: В цепях люминесцентных ламп индукторы используются как балласт, ограничивая ток и обеспечивая необходимое пусковое напряжение.
Резонансная цепь: При использовании вместе с емкостными элементами индукторы могут образовывать LC-колебательные цепи для генерации колебательных сигналов определенной частоты.
Заключение
Чисто резистивная цепь: характеризуется тем, что напряжение и ток находятся в фазе, следуют закону Ома, энергия потребляется на резисторе и преобразуется в тепло.
Чисто индуктивная цепь: характеризуется тем, что напряжение опережает ток на 90°, индуктивное сопротивление, энергия хранится в магнитном поле и высвобождается в следующем цикле, нет потребления энергии.
На практике чисто резистивные или индуктивные цепи встречаются редко, и часто в цепи включаются комбинации нескольких компонентов, но понимание этих двух основных моделей цепей помогает анализировать и проектировать более сложные цепи.
