Αντίδραση και Αντίσταση

Ένα κύκλωμα σειράς LCR είναι ένα κύκλωμα που αποτελείται από επαγωγέα, αντίσταση και πυκνωτή συνδεδεμένα σε σειρά. Για να κατανοήσετε σε βάθος το κύκλωμα LCR, θα πρέπει να εξοικειωθείτε με τους phasors.

Τι είναι τα phasors;

Για να σχεδιάσετε ένα διάγραμμα φάσης, πρέπει να συνδυάσετε το διάγραμμα φάσης της αντίστασης, του πυκνωτή και του επαγωγέα. Το διάγραμμα φάσης αντιπροσωπεύει τη θέση του ρεύματος και της τάσης σε ένα κύκλωμα. Αυτά τα διαγράμματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικά για την εύκολη κατανόηση των θεμάτων LCR.

Στοιχεία του κυκλώματος LCR

Υπάρχουν τρία στοιχεία ενός κυκλώματος LCR που είναι

Αντίσταση

Η λειτουργία μιας αντίστασης είναι να αντιτίθεται στη ροή του ρεύματος σε ένα κύκλωμα. Υπάρχει και στα κυκλώματα AC και DC. Μπορείτε να ορίσετε μαθηματικά την αντίσταση ως 

R=V/I

Πυκνωτής

Η κύρια λειτουργία αυτής της συσκευής είναι να αποθηκεύει ενέργεια και να την απελευθερώνει ανάλογα. Για να αποφευχθεί η μεγάλη ροή ρεύματος από τον επαγωγέα, ο πυκνωτής απελευθερώνει την ενέργεια με ελεγχόμενο τρόπο. Η μαθηματική έκφραση του πυκνωτή είναι

C=Q/V 

Επαγωγέας

Για να αντισταθεί η αλλαγή στη ροή του ρεύματος, χρησιμοποιείται ο επαγωγέας. Η μαθηματική έκφραση του επαγωγέα είναι η εξής.

V =Ldi/dt

Σημασία του κυκλώματος LCR

Το κύκλωμα LCR είναι παρόν παντού στην καθημερινότητά σας, από τα κινητά σας τηλέφωνα έως τους υπολογιστές σας. Μερικές σημαντικές εφαρμογές των κυκλωμάτων σειράς LCR δίνονται παρακάτω.

• Το κύκλωμα LCR παίζει το ρόλο του μεταβλητού συντονισμένου κυκλώματος.
• Η κύρια λειτουργία του κυκλώματος σειράς LCR είναι ο ταλαντωτής.
• Μερικές φορές λειτουργεί και ως πολλαπλασιαστής τάσης.

Αντίδραση και σύνθετη αντίσταση

Σε γενικές γραμμές, θα ασχοληθείτε με τρεις τύπους αντιδράσεων σε αυτό το θέμα. Και οι τρεις τύποι αντίδρασης είναι σημαντικοί για τη δημιουργία ενός κυκλώματος LCR σειράς. Αυτή η αντίδραση αποτελεί τα βασικά στοιχεία του κυκλώματος της σειράς LCR.

Τύποι αντίδρασης

Τρεις τύποι αντιδράσεων παρατίθενται ως εξής:

1. Χωρητική αντίδραση
2. επαγωγική αντίδραση
3. Ηλεκτρική αντίδραση

Χωρητική αντίδραση

Αυτό αποθηκεύει την ενέργεια ενός πυκνωτή με τη μορφή μεταβαλλόμενων ηλεκτρικών πεδίων. Κάθε φορά που φέρνετε δύο αγώγιμες πλάκες το ένα κοντά στο άλλο και γεμίζετε το χώρο μεταξύ τους με ένα διηλεκτρικό μέσο, ​​τότε υπάρχει η δημιουργία χωρητικότητας. Εδώ, το ρεύμα παραμένει μπροστά από την τάση κατά 90 μοίρες. Για να το εξηγήσουμε αυτό σε μαθηματικές μορφές, ο τύπος του είναι ο εξής.

Xc=12fc=1/C

Πού, 

Το XC είναι η χωρητική αντίδραση 

fc είναι η συχνότητα του πυκνωτή

C είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή

είναι η φυσική συχνότητα

Επαγωγική αντίδραση

Όταν η ενέργεια είναι παρούσα με τη μορφή ενός μεταβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου, είναι γνωστή ως επαγωγική αντίδραση. Εδώ, η τάση παραμένει μπροστά από το ρεύμα κατά 90 μοίρες. Μαθηματικά, η εξίσωση της επαγωγικής αντίδρασης είναι

Πού,

XL είναι η επαγωγική αντίδραση

fL είναι η συχνότητα του επαγωγέα

L είναι η αυτεπαγωγή του επαγωγέα

είναι η φυσική συχνότητα

Ηλεκτρική αντίδραση

Η τάση αντίθεσης στη ροή του ρεύματος σε ένα κύκλωμα είναι γνωστή ως ηλεκτρική αντίδραση. Η ενέργεια που παράγεται σε αυτή τη διαδικασία αποβάλλεται με τη μορφή θερμότητας. Η μαθηματική έκφραση για αυτό είναι

R=V/I

Πού,

R είναι η ηλεκτρική αντίδραση

V είναι η τάση της αντίστασης

I είναι το ρεύμα της αντίστασης

Τι είναι η σύνθετη αντίσταση;

Ο συνδυασμός ηλεκτρικής αντίδρασης, επαγωγικής αντίδρασης και χωρητικής αντίδρασης είναι γνωστός ως σύνθετη αντίσταση. Έχετε ακούσει για μιγαδικούς αριθμούς, όπου βρίσκετε τόσο τα πραγματικά όσο και τα φανταστικά μέρη;

Η σύνθετη αντίσταση περιλαμβάνει επίσης το πραγματικό και το φανταστικό μέρος σε αυτήν. Εάν θέλετε να μάθετε το μέγεθος καθώς και την κατεύθυνση του ρεύματος, τότε η αντίσταση είναι η απάντησή σας. Για να ορίσουμε μαθηματικά την σύνθετη αντίσταση, ο τύπος είναι

Z =VI

Πού, 

Z είναι η σύνθετη αντίσταση του κυκλώματος και σε σειρά LCR κυκλώματος, δίνεται από

Z=R2+(XL–XC)2

Συντονισμός σε σειρά LCR κυκλώματος

Ένα κύκλωμα σειράς LCR είναι γνωστό ότι βρίσκεται σε συντονισμό όταν το μέγεθος τόσο της χωρητικής αντίδρασης όσο και της επαγωγικής αντίδρασης είναι ίσα, αλλά όντας 180 μοίρες αντίθετα μεταξύ τους, ακυρώνονται. Σε ένα κύκλωμα LCR σειράς, η σύνθετη αντίσταση αναφέρεται ως.

Πού, 

W η συχνότητα συντονισμού

L είναι η αυτεπαγωγή

C είναι η χωρητικότητα

Συμπέρασμα

Ενώ κάνετε μια περιήγηση στο κύκλωμα σειράς LCR, τους διαφορετικούς τύπους αντίδρασης και τον συντονισμό στο κύκλωμα σειράς LCR, μην ξεχνάτε ότι το μόνο κλειδί για την εκμάθηση οποιωνδήποτε θεμάτων είναι η εξάσκηση. Σε αυτό το άρθρο μάθαμε για το κύκλωμα σειράς LCR και την αντίστασή του. Μάθαμε επίσης για την κατάσταση συντονισμού ενός κυκλώματος σειράς LCR και την αντίδραση καθενός από τα συστατικά του.