Đường mạch cảm thuần và đường mạch điện trở thuần là gì?

Mạch cảm thuần và mạch điện trở thuần là hai mô hình mạch cơ bản, lần lượt đại diện cho trường hợp lý tưởng chỉ có thành phần cảm hoặc chỉ có thành phần điện trở trong mạch. Dưới đây là mô tả về hai mô hình mạch này và đặc điểm của chúng:

Mạch Điện Trở Thuần

Định nghĩa

Mạch điện trở thuần là mạch chỉ chứa các thành phần điện trở (R) và không có bất kỳ loại thành phần nào khác (như cuộn cảm L hoặc tụ điện C). Thành phần điện trở được sử dụng để biểu diễn phần của mạch nơi năng lượng bị tiêu tán, như việc tạo ra nhiệt.

Đặc điểm

• Điện áp và dòng điện cùng pha: Trong mạch điện trở thuần, điện áp và dòng điện cùng pha, tức là độ lệch pha giữa chúng là 0°.

• Định luật Ohm: Mối quan hệ giữa điện áp (V) và dòng điện (I) tuân theo định luật Ohm, tức là V=I×R, trong đó R là điện trở của một điện trở.

• Tiêu thụ công suất: Thành phần điện trở tiêu thụ năng lượng điện và chuyển đổi nó thành năng lượng nhiệt, tính bằng công suất P=V×I hoặc P= V2/R hoặc P=I 2×R.
  

Ứng dụng

• Thành phần sưởi ấm: Thành phần điện trở rất phổ biến trong thiết bị sưởi ấm, như máy nước nóng điện, bàn ủi điện, v.v.

• Thành phần hạn chế dòng điện: Được sử dụng làm thành phần hạn chế dòng điện trong mạch để ngăn chặn dòng điện quá mức gây hỏng các thành phần khác.

• Chia điện áp: Trong mạch chia điện áp, điện trở được sử dụng để phân phối điện áp theo tỷ lệ.

Mạch Cảm Thuần

Định nghĩa

Mạch cảm thuần là mạch chỉ chứa các thành phần cảm (L) và không có bất kỳ loại thành phần nào khác. Cuộn cảm đại diện cho phần của mạch lưu trữ năng lượng từ trường và thường được tạo thành từ cuộn dây quấn.

Đặc điểm

• Điện áp dẫn trước dòng điện 90° : Trong mạch cảm thuần, điện áp dẫn trước dòng điện 90° (hoặc +90° độ lệch pha).

• Kháng cảm: Hiệu ứng cản trở của thành phần cảm đối với dòng điện xoay chiều được gọi là kháng cảm (XL), và kích thước của nó tỷ lệ thuận với tần số, công thức tính là

XL=2πfL, trong đó f là tần số của dòng điện xoay chiều và L là giá trị cảm ứng của cuộn cảm.

• Công suất phản kháng: Thành phần cảm không tiêu thụ năng lượng, nhưng sẽ lưu trữ năng lượng trong từ trường và giải phóng nó trong chu kỳ tiếp theo, do đó có công suất phản kháng (Q) trong mạch cảm, nhưng không có tiêu thụ năng lượng thực tế.

Ứng dụng

• Bộ lọc: Cuộn cảm thường được sử dụng trong bộ lọc, đặc biệt là bộ lọc thông thấp, để chặn sự truyền qua của tín hiệu tần số cao.

• Ballast: Trong mạch đèn huỳnh quang, cuộn cảm được sử dụng làm ballast, hạn chế dòng điện và cung cấp điện áp khởi động cần thiết.

• Mạch cộng hưởng: Khi được sử dụng với các thành phần tụ điện, cuộn cảm có thể tạo thành mạch dao động LC để tạo ra tín hiệu dao động có tần số cụ thể.

Tóm tắt

• Mạch điện trở thuần: được đặc trưng bởi điện áp và dòng điện cùng pha, tuân theo định luật Ohm, năng lượng tiêu thụ trên điện trở, chuyển đổi thành nhiệt.

• Mạch cảm thuần: được đặc trưng bởi điện áp dẫn trước dòng điện 90°, kháng cảm, năng lượng được lưu trữ trong từ trường và giải phóng trong chu kỳ tiếp theo, không tiêu thụ năng lượng.

Trong ứng dụng thực tế, hiếm khi gặp phải mạch điện trở thuần hoặc mạch cảm thuần, và thường có sự kết hợp của nhiều thành phần trong mạch, nhưng hiểu rõ hai mô hình mạch cơ bản này giúp phân tích và thiết kế các mạch phức tạp hơn.