Förstå grunderna: induktansmotstånd och kapacitans
I den intrikata dansen för elektroteknik tar en trio av grundläggande element centrum: induktans, motstånd och kapacitans.Var och en bär unika drag som dikterar de dynamiska rytmerna i elektroniska kretsar.Här går vi in på en resa för att dechiffrera komplexiteten i dessa komponenter, för att avslöja deras distinkta roller och praktiska användningar inom den enorma elektriska orkestern.Induktans, med dess magnetiska flödesguider;Motstånd, den ständiga gatekeeper för det nuvarande flödet;och kapacitans, den smidiga vårdnadshavaren för elektrisk laddning, konvergerar alla för att skapa symfonin som driver vår elektroniska värld.
Motstånd - en ledares medfödda motstånd mot elektrisk ström - betecknas med 'r'.Dess storlek hänger på konduktörens dimensioner, materiell makeup och omgivningstemperaturen.Påkallar Ohms lag, vi formulerar detta förhållande: i = u/r, därmed r = u/i.Ohm, symboliserad av den grekiska bokstaven omega (ω), står som motståndets mått, med dess släktingar: kiloohm (kΩ), megohm (MΩ) och milliohm (MΩ).
En ensam ohm definierar motståndet när en volt koaxar en ampere genom ledaren.
Motstånd fungerar som skyddare vid grindarna och bromsar den elektriska strömmen rusning.Termen "motstånd" betecknar inte bara en egenskap utan också döper själva komponenterna som är utformade för att upprätthålla den.
Här är en ögonblicksbild av dessa komponenter:
Motstånd utformat från material som balkar vid flödet av ström, antar en form som är avsedd att regera i elektriskt kaos i en krets.Fasta motstånd står marken, oföränderliga.Däremot tillåter potentiometern eller reostat - variabla motstånd - för en kontrollerad varians i motstånd.
Ett idealiskt motstånd är linjärt och den omedelbara strömmen genom det är proportionellt mot den omedelbara spänningen som appliceras på den.För vissa speciella motstånd, såsom termistorer, varistorer och avkänningselement, finns det ett icke-linjärt samband mellan spänning och ström.
Den grundläggande principen
Motståndet består av tre delar: motståndskroppen, ramen och terminalen (motståndskroppen och SSR -ramen kombineras till en).Endast motståndet bestämmer motståndsvärdet.
Klassificering av ström- och spänningsegenskaper
Motståndet hos en ledare är nästan konstant vid en viss temperatur.Ovanför ett visst värde kallas detta motstånd linjärt motstånd.Motståndsvärdet för vissa motstånd förändras kraftigt med ström (eller spänning), och strömspänningskarakteristiken visar en kurva.Denna typ av motstånd kallas ett olinjärt motstånd.Dessa olinjära förhållanden behövs ofta i elektroniska kretsar.
(1) Säkringsmotstånd: Även kallad säkringsmotstånd, det spelar i allmänhet den dubbla rollen för motstånd och säkring.När en krets misslyckas och kraften överskrider sitt betyg bränner den som en säkring och bryter kretsen..Säkringsmotstånd har vanligtvis låga motståndsvärden (0,33 Ω till 10kΩ) och låg effekt.
(2) Känsliga motstånd.Känsliga motstånd är känsliga för vissa fysiska mängder (såsom temperatur, luftfuktighet, ljus, spänning, mekanisk kraft, gaskoncentration etc.).När dessa fysiska mängder förändras förändras också motståndet hos det känsliga motståndet.Variabilitet.Det förändras beroende på förändringar i fysiska mängder och representerar olika resistensvärden.Enligt de känsliga fysiska mängderna kan känsliga motstånd delas upp i temperaturkänsliga, luftfuktighetskänsliga, ljuskänsliga, tryckkänsliga, kraftkänsliga, magnetkänsliga och gaskänsliga känsliga motstånd.Materialet som används i känsliga motstånd är nästan alltid halvledarmaterial.Dessa motstånd kallas också halvledarmotstånd.
Motståndets roll
Om motståndets motstånd är nära 0Ω, har motståndet ingen effekt på att förhindra strömflödet.Kretsen ansluten parallellt med detta motstånd är kortslutet och strömmen blir oändlig.Om motståndet är oändligt eller mycket stort kan slingan i serie med motståndet betraktas som en öppen krets och strömmen är noll.
Motstånd som vanligtvis används i industrin faller någonstans mellan dessa två ytterligheter.Det har ett visst motståndsvärde och kan ha en viss ström.Motstånd används främst i kretsar för att reglera och stabilisera ström och spänning.De kan användas som shunts, spänningsdelare och belastningsmatchningskretsar.Beroende på kretskraven kan negativ återkoppling eller positiv återkopplingsförstärkarkretsar, spännings-till-strömomvandlare, inmatningsöverspänning eller överströmsskyddskomponenter också användas, och RC-kretsen kan användas som oscillator, filter, förbikoppling, differentiell, integrator och integrator ochTidskretsar, permanent konfigurerade komponenter.
En induktor, också taggad som en reaktiv induktor, står i strid med nuvarande förändring - dess elektromotivkraft en sköld mot ebb och strömflöde.Strukturellt besläktad med en ensam transformatorlindning, gifter sig en induktor vanligtvis spole, sköld och kärna till en enkel enhet.I sitt lugnt tillstånd motstår en induktor aktuell med stoisk beslutsamhet, vilket motsätter sig flödet på kretsens överträdelse.
Symbol för induktans: L.
Induktansenheten är Henry (H), med sin mindre släkt Millihenry (MH) och mikrohenry (μH).Omvandlingen är skarp: 1H = 10^3MH = 10^6μH = 10^9NH.
Fokusera på kärnparametrarna:
(1) induktans
Detta självreflekterande drag mäter en induktors magnetiska förmåga.Rotad i spolens svängar, den lindande strategin, kärnans närvaro och material, induktans är en tydlig magnetisk induktionskapacitet.Fler varv, mer täthet - mer induktans.En magnetisk kärna förstärker vidare denna effekt, kärnens permeabilitet direkt proportionerar mot induktansuppstigningen.
Den grundläggande induktionsenheten är Hen, representerad av bokstaven "H".Vanliga enheter är millihenries (MH) och mikrohenries (μH).Förhållandet mellan dem är: 1H = 1000MH, 1MH = 1000 uh.
(2) Klassad ström
Den nominella strömmen är den maximala strömmen som induktorn kan hantera under acceptabla driftsförhållanden.Om driftsströmmen överskrider den nominella strömmen kommer induktorn att ändra sina driftsparametrar på grund av värme och kan till och med brinna ut på grund av överström.
Funktionell användning
Induktorn i kretsen spelar huvudsakligen rollen som signalskydd, brusfiltrering, aktuell stabilisering och elektromagnetisk interferensundertryckning, samt filtrering, generering, försening och undertryckande funktioner.Den vanligaste rollen som en induktor i en krets är att bilda en LC -filterkrets med en kondensator.Kondensatorer har egenskaperna hos "blockering av DC och blockering av AC", medan induktorer har egenskaperna för "passering av DC och blockering av AC".När en likströmsström som innehåller en stor mängd brusflöden genom LC -filterkretsen, absorberas den falska AC -signalen av värmen i induktorn.
Förklaring
I lexikonet för direktströmmar (DC) signalerar "framåt DC" en induktors frigöring.Om induktorens spolmotstånd utelämnas finner DC en väg med minst motstånd och flyter obehindrad.Vanligtvis är spolens motstånd mot DC mindre, nästan försumbar i analyser.
AC -motstånd är en annan historia.Här fungerar en induktor som en vakt och motverkar flödet av växelström (AC) med dess induktiva reaktans - ett motstånd i sig.
Induktorer är antitesen till kondensatorer, kontinuitetsmästare för DC och hinder mot AC -smidigheten.Genom en induktor möter DC motståndsmotståndsekvivalent endast till spolens tråd, vilket orsakar en trivial spänningsfall.Introducera AC, och spolen vedergäller, trollkar in en självinducerad elektromotivkraft i dess ändar.Denna kraft är i linje med den applicerade spänningen och motverkar AC: s försök att passera.Induktorer är ledande för DC, restriktiva mot AC, och när frekvensen stiger upp, så gör deras motstånd också.I kombination med kondensatorer är induktorer instrumentella i att skapa LC -filter, oscillatorer och andra kretskomponenter som aktuella slingor, transformatorer och reläer.
Kapacitans, laddningens fristad, mäts i Farads (F) och symboliseras av 'C'.Det kapslar in en kondensators lämplighet för laddningslagring, beroende på potentialskillnaden.
I kretsområdet är kapacitans avgörande;Det är linchpin i funktioner som sträcker sig från förfining av strömförsörjning till energilagring och till och med signalbehandling.Kondensatorns laddning (q), dividerad med spänningen (u) som sträcker sig över sina elektroder, definierar dess kapacitans.Således har vi C, symbolen som förmedlar en kondensators identitet.
Här är ekvationen som binder dem: c = εs/d = εs/4πkd (i vakuum) = q/u.
Enhetskonvertering
Enheter morf över skalor i Si -tapet: Farad (F) grenar till millifarad (MF), mikrofarad (µF), nanofarad (NF) och picofarad (PF), var och en viskande eller en rop i kapacitansen.
För att navigera i dessa skalor, kom ihåg:
1 Farad (F) är lika med 1000 millifarader (MF) eller en häpnadsväckande miljoner mikrofarader (µF).
En mikrofarad (µF) översätter till 1000 nanofarader (NF) eller en miljon picofarader (PF).
Formel
Om den potentiella skillnaden mellan de två stegen i en kondensator är 1 V och laddningen är 1 Coulomb, är kondensatorns kapacitet 1 farad.varje timme.C = q/u.Värdet på kondensatorn bestäms emellertid inte av Q (laddning) eller U (spänning).Timme.Kapacitet bestäms av formeln: c = εs/4πkd.Där ε är en konstant är S området som vetter mot kondensatorstolerna, D är avståndet mellan kondensatorstolerna, och K är den elektrostatiska kraftkonstanten.Kapacitansen för en konventionell parallellplattkondensator är c = εs/d (där ε är den dielektriska konstanten för mediet mellan plattorna, s är plattområdet och d är avståndet mellan plattorna).
Hitta formeln:
Formeln för att ansluta flera kondensatorer parallellt är C = C1+C2+C3+...+CN
Formeln för att ansluta flera kondensatorer i serie: 1/c = 1/c1+1/c2+...+1/cn
Kondensatorernas roll
(1) förbikoppling
Bypass -kondensatorer är energilagringsenheter som balanserar regulatorutgången och minskar belastningen genom att leverera kraft till lokala enheter.Liksom små batterier laddar och släpper ut kondensatorerna.
(2) Avkoppling
Detta är en shunt, även känd som en crossover.Ur en kretssynpunkt, när lastkapaciteten är relativt stor, måste styrkretsen ladda och ladda bort kondensatorn för att slutföra signalomvandlingen.Om lutningen är brant kommer strömmen att vara relativt stor och påverkar normal drift.Det främre steget kallas "kopplingen".Funktionen för avkopplingskondensatorn är att fungera som ett "batteri", svara på förändringar i styrkretsen, undvika ömsesidig störning och ytterligare minska högfrekvensstörningsmotståndet mellan strömförsörjningen och kretreferensplatsen.
(3) filter
Teoretiskt sett, förutsatt att kondensatorn är en ren kondensator, desto större är kondensatorn, desto lägre är impedansen och desto högre frekvensen för strömmen som strömmar genom den.Men i verkligheten är kondensatorer över 1 uF mestadels elektrolytiska kondensatorer med stora induktiva komponenter, så den nuvarande frekvensen är hög, men motståndet ökar.Ibland ser du stora elektrolytiska kondensatorer parallellt med små kondensatorer.Stora kondensatorer filtrerar ut låga frekvenser och små kondensatorer filtrerar ut höga frekvenser.Funktionen för en kondensator är att konvertera växelström till likström och att blockera höga frekvenser från låga frekvenser.Ju större kondensator, desto lättare är det att utföra högfrekventa ström.
(4) energilagring
Lagringskondensatorn samlar laddning genom likriktaren och överför den lagrade energin till utgången från strömförsörjningen genom omvandlarkretsen.Vanligtvis används aluminiumelektrolytiska kondensatorer med en spänningsgrad i intervallet 40 till 450 V DC och en kapacitans i intervallet 220 till 150 000 μF.Beroende på kraftkraven är dessa enheter ibland anslutna i serie, parallellt eller i kombination.För kraftförsörjning som är större än 10 kW används vanligtvis större skruvterminal kondensatorer.
Det täcker allt innehåll i denna artikel.Om du har några frågor kan du gärna kontakta oss.Ariat kommer att svara dig snabbt.