em 18/12/2023 1,971

Compreendendo os fundamentos: resistência à indutância e capacitância

Na intrincada dança da engenharia elétrica, um trio de elementos fundamentais leva o centro do palco: indutância, resistência e capacitância.Cada um possui características únicas que ditam os ritmos dinâmicos dos circuitos eletrônicos.Aqui, embarcamos em uma jornada para decifrar as complexidades desses componentes, para descobrir seus papéis distintos e usos práticos dentro da vasta orquestra elétrica.Indutância, com sua magia de fluxo magnético;resistência, o guardião firme do fluxo de corrente;e capacitância, o custodiante ágil de carga elétrica, todos convergem para criar a sinfonia que alimenta nosso mundo eletrônico.

Catálogo

Resistência

Figura 1: Resistência

A resistência - o desafio inato de um condutor à corrente elétrica - é indicado por 'r'.Sua magnitude depende das dimensões do condutor, maquiagem material e temperatura ambiente.Invocando a lei de Ohm, articulamos esse relacionamento: i = u/r, assim r = u/i.O ohm, simbolizado pela letra grega Omega (ω), permanece como a medida da resistência, com seus parentes: o quiloohm (kΩ), megohm (Mω) e Milliohm (Mω).

Um ohm solitário define a resistência quando um volt persuadia uma ampere através do condutor.

Resistores Sirva como guardiões dos portões, restringindo a corrida da corrente elétrica.O termo 'resistor' não apenas denota uma propriedade, mas também Christens os próprios componentes projetados para defendê -lo.

Aqui está um instantâneo desses componentes:

MORADOS DE MATERIAIS QUE BEBEM NO FLUXO DE ATREIRA, os resistores adotam uma forma destinada a reinar no caos elétrico dentro de um circuito.Os resistores fixos permanecem firmes, imutáveis.In contrast, the potentiometer or rheostat—variable resistors—allow for a controlled variance in resistance.

An ideal resistor is linear and the instantaneous current through it is proportional to the instantaneous voltage applied to it.Para alguns resistores especiais, como termistores, varistores e elementos de detecção, existe uma relação não linear entre tensão e corrente.

The Basic Principle

O resistor consiste em três partes: o corpo do resistor, a estrutura e o terminal (o corpo do resistor e o quadro SSR são combinados em um).Somente o resistor determina o valor de resistência.

Classificação das características de corrente e tensão

A resistência de um condutor é quase constante a uma certa temperatura.Acima de um certo valor, essa resistência é chamada resistência linear.O valor de resistência de alguns resistores muda muito com a corrente (ou tensão), e a característica da tensão de corrente mostra uma curva.Esse tipo de resistor é chamado de resistor não linear.Esses relacionamentos não lineares são frequentemente necessários nos circuitos eletrônicos.

Resistor do fusível: Também chamado de resistor de fusíveis, geralmente desempenha o duplo papel do resistor e do fusível.When a circuit fails and the power exceeds its rating, it burns like a fuse, breaking the circuit..Os resistores de fusíveis normalmente apresentam baixos valores de resistência (0,33Ω a 10kΩ) e baixa potência.

Resistores sensíveis.Os resistores sensíveis são sensíveis a certas quantidades físicas (como temperatura, umidade, luz, tensão, força mecânica, concentração de gás etc.).Quando essas quantidades físicas mudam, a resistência do resistor sensível também muda.Variabilidade.Ele muda de acordo com as mudanças nas quantidades físicas e representa diferentes valores de resistência.De acordo com as quantidades físicas sensíveis, os resistores sensíveis podem ser divididos em resistores sensíveis à temperatura, sensíveis à umidade, sensíveis à luz, sensíveis à pressão, sensíveis à força, sensíveis a gases e sensíveis a gás.Os materiais utilizados em resistores sensíveis são quase sempre materiais semicondutores.Esses resistores também são chamados resistores de semicondutores.

O papel da resistência

Se a resistência do resistor estiver próxima de 0Ω, o resistor não terá efeito na prevenção do fluxo de corrente.O circuito conectado em paralelo a esse resistor está em curto e a corrente se torna infinita.Se a resistência for infinita ou muito grande, o loop em série com o resistor pode ser considerado um circuito aberto e a corrente é zero.

Os resistores comumente usados ​​na indústria caem em algum lugar entre esses dois extremos.Possui um certo valor de resistência e pode transportar uma certa corrente.Os resistores são usados ​​principalmente em circuitos para regular e estabilizar a corrente e a tensão.Eles podem ser usados ​​como desvios, divisores de tensão e circuitos de correspondência de carga.Dependendo dos requisitos do circuito, feedback negativo ou circuitos de amplificadores de feedback positivo, conversores de tensão a corrente, sobretensão de entrada ou componentes de proteção de sobrecorrente também podem ser usados, e o circuito RC pode ser usado como oscilador, filtro, desvio, diferencial, integrador e integrador eCircuitos de tempo, componentes configurados permanentemente.

Indutor

Figura 2: Indutor

Um indutor, também marcado como um indutor reativo, fica desafiando a mudança de corrente - sua força eletromotiva um escudo contra o fluxo e refluxo da corrente.Estruturalmente semelhante a um enrolamento solitário do transformador, um indutor geralmente se casa com a bobina, o escudo e o núcleo de uma entidade singular.Em seu estado inativo, um indutor resiste à corrente com resolução estóica, oposta firmemente a oposição ao fluxo da violação do circuito.

Símbolo para indutância: L.

A unidade de indutância é o Henry (H), com seus parentes menores o Millihenry (MH) e o Microhenry (μH).A conversão é nítida: 1h = 10^3mh = 10^6μh = 10^9nh.

Focando nos parâmetros principais:

Indutância

Essa característica auto-reflexiva mede a proeza magnética de um indutor.Enraizada nas curvas da bobina, na estratégia de enrolamento, presença e material do núcleo, a indutância é uma reversão da capacidade de indução magnética.Mais voltas, mais aperto - mais indutância.Um núcleo magnético amplifica ainda mais esse efeito, a permeabilidade do núcleo se proporciona diretamente à ascensão da indutância.

A unidade básica de indutância é Hen, representada pela letra "H".As unidades comumente usadas são milihenries (MH) e microhenries (μH).A relação entre eles é: 1h = 1000mh, 1mh = 1000μh.

Corrente classificada

A corrente nominal é a corrente máxima que o indutor pode suportar sob condições operacionais aceitáveis.Se a corrente operacional exceder a corrente nominal, o indutor alterará seus parâmetros operacionais devido ao calor e poderá até queimar devido à sobrecorrente.

Figura 3: núcleo magnético

Uso funcional

O indutor no circuito desempenha principalmente o papel da blindagem de sinal, filtragem de ruído, estabilização de corrente e supressão de interferência eletromagnética, além de filtrar, gerar, retardar e suprimir funções.O papel mais comum de um indutor em um circuito é formar um circuito de filtro LC com um capacitor.Os capacitores têm as características de "bloquear DC e bloquear o AC", enquanto os indutores têm as características de "passar DC e bloquear AC".Quando uma corrente CC contendo uma grande quantidade de ruído flui através do circuito de filtro LC, o sinal CA espúrio é absorvido pelo calor no indutor.

Explicação

No léxico das correntes diretas (DC), "DC para a frente" sinaliza o desengajamento de um indutor.Se a resistência da bobina do indutor for omitida, a DC encontra um caminho de menor resistência, fluindo sem impedimentos.Normalmente, a resistência da bobina ao DC é minúscula, quase insignificante nas análises.

A resistência AC é outra história.Aqui, um indutor atua como uma sentinela, combatendo o fluxo de corrente alternada (CA) com sua reatância indutiva - um resistor por si só.

Indutores são a antítese de capacitores , Campeões de continuidade para DC e barreiras contra a inconstância do AC.Através de um indutor, a DC encontra resistência equivalente apenas ao fio da bobina, causando uma queda de tensão trivial.Introduzir CA e a bobina retalia, evocando uma força eletromotiva auto-induzida em suas extremidades.Essa força está alinhada com a tensão aplicada, combatendo a tentativa de AC de passar.Os indutores são condutores para DC, restritivos à AC e à medida que as frequência ascendem, o mesmo acontece com sua resistência.Emparelhados com capacitores, os indutores são fundamentais na elaboração de filtros LC, osciladores e outros componentes do circuito, como loops de corrente, transformadores e relés.

Capacitância

Figura 4: Capacitância

A capacitância, o paraíso da carga, é medido em farads (f) e simbolizado por 'c'.Ele encapsula a aptidão de um capacitor para armazenamento de carga, dependente da influência da diferença de potencial.

No reino dos circuitos, a capacitância é fundamental;É o ponto de vista nas funções que variam do refinamento da fonte de alimentação ao armazenamento de energia e até do processamento de sinais.A carga do capacitor (q), dividida pela tensão (u) que abrange seus eletrodos, define sua capacitância.Assim, temos C, o símbolo que anuncia a identidade de um capacitor.

Aqui está a equação que os liga: c = εs/d = εs/4πkd (no vácuo) = q/u.

Conversão de unidade

As unidades se transformam em escalas na tapeçaria do SI: o Farad (F) se ramifica em Millifarad (MF), Microfarad (µF), Nanofarad (NF) e Picofarad (PF), cada um sussurro ou um grito no coro de capacitância.

Para navegar nessas escalas, lembre -se:

1 Farad (F) é igual a 1000 milifarads (MF) ou um milhão de microfarads impressionantes (µF).

Uma microfarada (µF) se traduz em 1000 nanofarads (NF) ou um milhão de picofarads (PF).

Figura 5: Conversão de unidade

Fórmula

Se a diferença de potencial entre os dois estágios em um capacitor for de 1 V e a carga for 1 Coulomb, a capacitância do capacitor é 1 Farad.por hora.C = Q/U.No entanto, o valor do capacitor não é determinado por q (carga) ou u (tensão).Hora.A capacidade é determinada pela fórmula: c = εs/4πkd.Onde ε é uma constante, S é a área voltada para os pólos do capacitor, D é a distância entre os pólos do capacitor e K é a constante da força eletrostática.A capacitância de um capacitor de placa paralela convencional é C = εs/D (onde ε é a constante dielétrica do meio entre as placas, S é a área da placa e D é a distância entre as placas).

Encontre a fórmula:

A fórmula para conectar vários capacitores em paralelo é C = C1+C2+C3+...+CN

A fórmula para conectar vários capacitores em série: 1/c = 1/c1+1/c2+...+1/cn

O papel dos capacitores

Ignorar

Os capacitores de desvio são dispositivos de armazenamento de energia que equilibram a saída do regulador e reduzem a carga fornecendo energia aos dispositivos locais.Como baterias pequenas, os capacitores de desvio carregam e descarregam o dispositivo.

Desacoplar

Este é um derivado, também conhecido como crossover.Do ponto de vista do circuito, quando a capacidade de carga é relativamente grande, o circuito de controle deve carregar e descarregar o capacitor para concluir a conversão do sinal.Se a inclinação for íngreme, a corrente será relativamente grande, afetando a operação normal.O estágio frontal é chamado de "embreagem".A função do capacitor de desacoplamento é atuar como uma "bateria", responder a alterações no circuito de controle, evitar interferências mútuas e reduzir ainda mais a resistência de interferência de alta frequência entre a fonte de alimentação e o solo de referência do circuito.

Filtro

Teoricamente, assumindo que o capacitor seja um capacitor puro, maior o capacitor, menor a impedância e maior a frequência da corrente que flui através dele.Mas, na realidade, os capacitores acima de 1 µF são principalmente capacitores eletrolíticos com grandes componentes indutivos, portanto a frequência de corrente é alta, mas a resistência aumenta.Às vezes, você vê grandes capacitores eletrolíticos em paralelo com pequenos capacitores.Os grandes capacitores filtram baixas frequências e pequenos capacitores filtram altas frequências.A função de um capacitor é converter a corrente alternada para a corrente direta e bloquear altas frequências de baixas frequências.Quanto maior o capacitor, mais fácil é realizar corrente de alta frequência.

Armazenamento de energia

O capacitor de armazenamento coleta carga através do retificador e transfere a energia armazenada para a saída da fonte de alimentação através do circuito do conversor.Normalmente, os capacitores eletrolíticos de alumínio são usados ​​com uma classificação de tensão na faixa de 40 a 450 V DC e uma capacitância na faixa de 220 a 150.000 μF.Dependendo dos requisitos de energia, esses dispositivos às vezes são conectados em série, em paralelo ou em combinação.Para fontes de alimentação superiores a 10 kW, capacitores maiores de parafuso são normalmente usados.

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