Vad är en ren induktiv krets och en ren resistanskrets?

En ren induktanscirkel och en ren resistanscirkel är två grundläggande cirkelmodeller, vilka respektive representerar det idealiska fallet med endast induktans- eller resistanskompontenter i cirkeln. Nedan beskrivs de två cirkelmodellerna och deras egenskaper:

Ren Resistanscirkel

Definition

En ren resistanscirkel är en cirkel som innehåller endast resistanskompontenter (R) och inga andra typer av komponenter (som induktorer L eller kondensatorer C). Resistanselement används för att representera den del av cirkeln där energi dissiperas, till exempel värmeutveckling.

Egenskaper

• Spänning och ström i fas: I en ren resistanscirkel är spänningen och strömmen i fas, det vill säga fasforskjutningen mellan dem är 0°.

• Ohms lag: Fördelen mellan spänning (V) och ström (I) följer Ohms lag, det vill säga V=I×R, där R är resistansen för en resistor.

• Energiförbrukning: Det resistiva elementet förbrukar elektrisk energi och omvandlar den till värmeenergi, beräknat genom effekt P=V×I eller P= V2/R eller P=I 2×R.
  

Användning

• Uppvärmningselement: Resistanselement är mycket vanliga i uppvärmningsutrustning, såsom elvattenvarmare, järn, etc.

• Strömbegränsande element: Används som ett strömbegränsande element i en cirkel för att förhindra att överdriven ström skadar andra komponenter.

• Spänningsdelare: I en spänningsdelarcirkel används en resistor för att distribuera spänning proportionellt.

Ren Induktanscirkel

Definition

En ren induktanscirkel är en cirkel som innehåller endast induktivelement (L) och inga andra typer av komponenter. En induktor representerar den del av cirkeln som lagrar magnetfältenergi och består vanligtvis av virade spolar.

Egenskaper

• Spänning leder ström 90° : I en ren induktanscirkel ligger spänningen 90° före strömmen (eller +90° fasforskjutning).

• Induktiv reaktans: Det induktiva elementets blockeringseffekt på växelström kallas induktiv reaktans (XL), och dess storlek är proportionell mot frekvens, beräkningsformeln är

XL=2πfL, där f är frekvensen för växelströmmen och L är induktansvärdet för induktorn.

• Reaktiv effekt: Induktivelement förbrukar ingen energi, men lagrar energi i magnetfältet och släpper ut den i nästa cykel, så det finns reaktiv effekt (Q) i induktanscirkeln, men ingen faktisk energiförbrukning.

Användning

• Filter: Induktorer används ofta i filter, särskilt lågpassfilter, för att blockera passage av högfrekventa signaler.

• Bollast: I fluorescentlampscirkuit används induktorer som bollast, begränsar ström och ger den nödvändiga startspänningen.

• Oscillationscirkuit: När de används tillsammans med kapacitiva komponenter kan induktorer bilda LC-oscillationscirkuit för att generera oscillerande signaler av en specifik frekvens.

Sammanfattning

• Ren resistanscirkel: karakteriseras av spänning och ström i fas, följer Ohms lag, energi förbrukas på resistansen, omvandlas till värme.

• Ren induktanscirkel: karakteriseras av spänning som leder ström 90°, induktiv reaktans, energi lagras i magnetfältet och släpps ut i nästa cykel, ingen energiförbrukning.

I praktiska tillämpningar stöter man sällan på rena resistans- eller induktanscirklar, och ofta inkluderas en kombination av flera komponenter i cirkeln, men att förstå dessa två grundläggande cirkelmodeller hjälper till att analysera och designa mer komplexa cirklar.