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Passive Komponenten in Wechselstromkreisen und Gleichungen

Wechselstromkreise

Elektrische und elektronische Schaltkreise bestehen aus dem Verbinden vieler verschiedener Komponenten, um einen vollständigen und geschlossenen Kreislauf zu bilden. Die drei wichtigsten passiven Komponenten, die in einer beliebigen Schaltung verwendet werden, sind: Widerstand, das Kondensator und das Induktor. Alle drei dieser passiven Komponenten haben eines gemeinsam: Sie begrenzen den Stromfluss durch eine Schaltung, jedoch auf sehr unterschiedliche Weise.

Durch einen Stromkreis kann elektrischer Strom fließeneine von zwei Möglichkeiten. Wenn es nur in eine stetige Richtung fließt, wird es als Gleichstrom (DC) eingestuft. Wenn der elektrische Strom in beide Richtungen hin und her wechselt, wird er als Wechselstrom (AC) eingestuft. Obwohl sie eine Impedanz innerhalb einer Schaltung darstellen, verhalten sich passive Komponenten in Wechselstromkreisen sehr unterschiedlich zu denen in Gleichstromkreisen.

Passive Komponenten verbrauchen elektrische Energie undDaher kann die Leistung der an sie angelegten elektrischen Signale nicht erhöht oder verstärkt werden, nur weil sie passiv sind und als solche immer eine Verstärkung von weniger als eins haben. Passive Komponenten, die in elektrischen und elektronischen Schaltungen verwendet werden, können auf unendlich viele Arten angeschlossen werden, wie unten gezeigt, wobei der Betrieb dieser Schaltungen von der Wechselwirkung zwischen ihren unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften abhängt.

Passive Komponenten in Wechselstromkreisen

passive Komponenten in Wechselstromkreisen

Dabei ist: R der Widerstand, C die Kapazität und L die Induktivität.

Widerstände, egal ob in Gleich- oder Wechselstromkreisen verwendethaben immer den gleichen Widerstandswert, unabhängig von der Versorgungsfrequenz. Dies liegt daran, dass Widerstände als rein eingestuft werden, die parasitäre Eigenschaften aufweisen, wie zum Beispiel unendliche Kapazität C = ∞ und Nullinduktivität L = 0. Auch bei einer Widerstandsschaltung sind Spannung und Strom immer gleichphasig, so dass die zu jedem Zeitpunkt verbrauchte Energie gefunden werden kann durch Multiplizieren der Spannung mit dem Strom zu diesem Zeitpunkt.

Kondensatoren und Induktivitäten weisen dagegen einen anderen Typ von Wechselstromwiderstand auf Reaktanz(XL und XC). Die Reaktanz behindert auch den Stromfluss, aber der Betrag der Reaktanz ist keine feste Größe für eine Induktivität oder einen Kondensator auf dieselbe Weise wie ein Widerstand einen festen Widerstandswert. Der Reaktanzwert einer Induktivität oder eines Kondensators hängt von der Frequenz des Versorgungsstroms sowie vom DC-Wert des Bauteils selbst ab.

Im Folgenden finden Sie eine Liste passiver Komponentenhäufig in Wechselstromkreisen zusammen mit ihren entsprechenden Gleichungen verwendet, mit denen der Wert oder der Strom der Schaltung ermittelt werden kann Beachten Sie, dass ein theoretisch perfekter (reiner) Kondensator oder Induktor keinen Widerstand hat. In der realen Welt haben sie jedoch immer einen Widerstandswert, egal wie klein sie auch sein mögen.

Rein resistiver Stromkreis

Widerstand - Widerstände regeln, behindern oder setzen das einStromfluss durch einen bestimmten Pfad oder eine Spannungsreduzierung in einer elektrischen Schaltung infolge dieses Stromflusses. Widerstände haben eine Form der Impedanz, die einfach genannt wird Widerstand, (R), wobei der Widerstandswert eines Widerstands in Ohm, Ω gemessen wird. Widerstände können entweder einen festen oder einen variablen Wert (Potentiometer) haben.

rein resistive Schaltung
Widerstandsschaltungsgleichungen

Rein kapazitive Schaltung

Kondensator - Der Kondensator ist eine Komponente welchehat die Fähigkeit oder „Kapazität“, Energie in Form einer elektrischen Ladung wie eine kleine Batterie zu speichern. Der Kapazitätswert eines Kondensators wird in Farads, F gemessen. Bei Gleichstrom hat ein Kondensator eine unendliche (offene) Impedanz (X)C ) bei sehr hohen Frequenzen hat ein Kondensator eine Impedanz von Null (Kurzschluss).

rein kapazitive Schaltung
Kondensatorschaltungsgleichungen

Rein induktive Schaltung

Induktivität - Eine Induktivität ist eine Drahtspuleinduziert ein Magnetfeld in sich selbst oder in einem zentralen Kern als direktes Ergebnis des durch die Spule fließenden Stroms. Der Induktivitätswert einer Induktivität wird in Henries, H, gemessen. Bei Gleichstrom hat eine Induktivität eine Impedanz von Null (Kurzschluss), während bei hohen Frequenzen eine Induktivität eine unendliche (offene) Impedanz aufweist (XL ).

rein induktive Schaltung
Spulengleichungen

Serie AC-Stromkreise

Passive Komponenten in Wechselstromkreisen können in Reihenkombinationen miteinander verbunden werden, um RC-, RL- und LC-Schaltungen wie gezeigt zu bilden.

Serie RC-Schaltung

serie rc schaltung
Reihengleichspannungsgleichungen

Serie RL-Schaltung

serie rl schaltung
serie rl schaltungsgleichungen

LC-Schaltung der Serie

serie lc schaltung
Serie lc Schaltungsgleichungen

Parallele Wechselstromkreise

Passive Komponenten in Wechselstromkreisen können auch in parallelen Kombinationen miteinander verbunden werden, um RC-, RL- und LC-Schaltungen wie gezeigt zu bilden.

Parallele RC-Schaltung

parallele Rc-Schaltung
Parallele Gleichstromschaltungsgleichungen

Parallele RL-Schaltung

Parallele rl-Schaltung
Parallele rl-Schaltungsgleichungen

Parallele LC-Schaltung

Parallel-Ic-Schaltung
Parallele lc-Schaltungsgleichungen

Passive RLC-Schaltungen

Alle drei passiven Komponenten in Wechselstromkreisen können auch in Reihenkombinationen der Serien RLC und Parallel RLC (siehe unten) miteinander verbunden werden.

Serie RLC-Schaltung

passive Komponenten in Wechselstromkreisen
Reihengleichspannungsgleichungen

Parallele RLC-Schaltung

parallele rlc-schaltung
Parallele rlc-Schaltungsgleichungen

Wir haben darüber gesehen passive Komponenten in Wechselstromkreisen verhalten Sie sich ganz anders als wenn Sie in einem verbunden sindGleichstromkreis aufgrund des Einflusses der Frequenz (ƒ). In einer rein resistiven Schaltung ist der Strom in Phase mit der Spannung. In einer rein kapazitiven Schaltung führt der Strom im Kondensator die Spannung um 90O und in einer rein induktiven Schaltung liegt der Strom der Spannung um 90 nachO.

Der Widerstand gegen den Stromfluss durch eine passive Komponente in einem Wechselstromkreis heißt: Widerstand, R für einen Widerstand, kapazitive Reaktanz, XC für einen Kondensator und induktive Reaktanz, XL für einen Induktor. Die Kombination von Widerstand und Reaktanz wird aufgerufen Impedanz.

In einer Serienschaltung ist die Phasorsumme der Spannungen über den Schaltungskomponenten gleich der Versorgungsspannung VS. In einer Parallelschaltung ist die Phasorsumme der Ströme, die in jedem Zweig und daher durch jede der Schaltungskomponenten fließen, gleich dem Versorgungsstrom IS.

Bei sowohl parallel als auch in Reihe geschalteten RLC-Schaltkreisen ist der Stromkreis, wenn der Versorgungsstrom mit der Versorgungsspannung "in Phase" ist Resonanz tritt als X aufL = XC. Eine Serienresonanzschaltung ist als bekannt Akzeptorschaltung. Eine Parallelresonanzschaltung wird als a bezeichnet Rejecter-Schaltung.

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