Περιεχόμενο
Τα ηλεκτρικά φορτία χωρίζονται σε τέσσερις κατηγορίες: αντίσταση, χωρητικό, επαγωγικό ή συνδυασμό αυτών των τριών. Λίγα φορτία είναι καθαρά ανθεκτικά, χωρητικά ή επαγωγικά. Η ατελής φύση της συναρμολόγησης ηλεκτρονικών συσκευών είναι η αιτία επαγωγής, αντίστασης και φυσικής εκπαίδευσης σε αυτά τα αντικείμενα.
Ανθεκτικά φορτία
Η αντίσταση είναι μια συσκευή που αντιστέκεται στη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος. Με αυτόν τον τρόπο, ένα μέρος της ενέργειας διαχέεται ως θερμότητα. Δύο συσκευές που χρησιμοποιούν αυτά τα ρεύματα είναι λαμπτήρες πυρακτώσεως και ηλεκτρικοί θερμαντήρες. Η αντίσταση (R) μετράται σε ohms.
Ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως παράγει φως περνώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός νήματος κενού. Η αντίσταση του νήματος προκαλεί θέρμανση και η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε φως και θερμότητα. Οι ηλεκτρικοί θερμαντήρες λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο, αλλά παράγουν λίγο ή καθόλου φως.
Το ηλεκτρικό ρεύμα και η τάση σε ένα φορτίο αντίστασης είναι άμεσα αναλογικά, το ένα αυξάνεται ή μειώνεται ανάλογα με το άλλο.
Χωρητικά φορτία
Ένας πυκνωτής αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια. Δύο αγώγιμες ουσίες διαχωρίζονται από έναν μονωτή. Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα εφαρμόζεται πάνω από τον πυκνωτή, τα ηλεκτρόνια από το ρεύμα ενώνουν την πλάκα κολλημένη στον ακροδέκτη όπου ρέει το ρεύμα. Όταν διακόπτεται το ρεύμα, τα ηλεκτρόνια επιστρέφουν μέσω του κυκλώματος μέχρι να φτάσουν στον άλλο ακροδέκτη του πυκνωτή.
Οι πυκνωτές χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικούς κινητήρες, κυκλώματα ραδιοφώνου, πηγές ισχύος και πολλά άλλα κυκλώματα. Η χωρητικότητα που έχει ένας πυκνωτής να αποθηκεύει ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται χωρητικότητα ή ηλεκτρική χωρητικότητα (C). Η κύρια μονάδα μεγέθους είναι το farad, αλλά οι περισσότεροι πυκνωτές λειτουργούν σε microfarads.
Το ρεύμα προκαλεί την τάση του πυκνωτή. Η τάση στους ακροδέκτες ξεκινά από μηδέν βολτ όταν το ρεύμα είναι στο μέγιστο. Καθώς το φορτίο αποθηκεύεται στις πλάκες του πυκνωτή, η τάση αυξάνεται και το ρεύμα μειώνεται. Όταν ένας πυκνωτής εκφορτώνεται, το ρεύμα αυξάνεται και η τάση μειώνεται.
Επαγωγικά φορτία
Ένας επαγωγέας μπορεί να είναι οποιοδήποτε αγώγιμο υλικό. Όταν ένα μεταβλητό ρεύμα διέρχεται από έναν επαγωγέα, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο γύρω του. Εάν ο επαγωγέας είναι ελατήριο, το μαγνητικό πεδίο θα είναι μεγαλύτερο. Μια παρόμοια αρχή εμφανίζεται όταν ένας αγωγός τοποθετείται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο. Το πεδίο προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα στον αγωγό.
Παραδείγματα επαγωγικών φορτίων είναι μετασχηματιστές, ηλεκτρικοί κινητήρες και πηνία. Σε έναν ηλεκτροκινητήρα, δύο μαγνητικά πεδία είναι απέναντι, αναγκάζοντας τον άξονα του κινητήρα να περιστραφεί.
Ένας μετασχηματιστής έχει δύο επαγωγείς, έναν πρωτογενή και έναν δευτερεύοντα. Το μαγνητικό πεδίο του πρωτογενούς πηνίου προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα στο δευτερεύον.
Ένα πηνίο αποθηκεύει ενέργεια στο μαγνητικό πεδίο που προκαλεί όταν ένα μεταβλητό ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από αυτό και απελευθερώνει ενέργεια όταν διακόπτεται το ρεύμα.
Η επαγωγή (L) μετριέται στα κοπάδια. Η αλλαγή τάσης και ρεύματος σε έναν επαγωγέα είναι αντιστρόφως ανάλογη. Καθώς αυξάνεται το ρεύμα, η τάση μειώνεται.
Συνδυασμένα φορτία
Όλοι οι αγωγοί έχουν φυσική αντίσταση υπό κανονικές συνθήκες και επίσης εμφανίζουν χωρητικές και επαγωγικές επιδράσεις, αλλά αυτές οι μικρές επιρροές γενικά αγνοούνται για πρακτικές εφαρμογές. Άλλα φορτία χρησιμοποιούν διάφορους συνδυασμούς επαγωγέων, πυκνωτών και αντιστάσεων για την επίτευξη συγκεκριμένων σκοπών.
Το κύκλωμα συχνότητας ενός ραδιοφώνου χρησιμοποιεί μεταβλητούς επαγωγείς ή πυκνωτές σε συνδυασμό με μια αντίσταση για να φιλτράρει διαφορετικές συχνότητες και επιτρέπει μόνο μια στενή ζώνη να περάσει από το υπόλοιπο κύκλωμα.
Ο σωλήνας καθοδικής ακτίνας σε μια οθόνη ή τηλεόραση χρησιμοποιεί αντιστάσεις, επαγωγείς και την ενσωματωμένη χωρητικότητα του σωλήνα για τον έλεγχο και την εμφάνιση εικόνων στα στρώματα φωσφόρου.
Μονοφασικοί κινητήρες χρησιμοποιούν πυκνωτές για να βοηθήσουν τον κινητήρα κατά την ανάφλεξη και τη λειτουργία. Οι πυκνωτές ανάφλεξης παρέχουν μια επιπλέον φάση τάσης στον κινητήρα, καθώς τραβούν το ρεύμα και την τάση φάσης μεταξύ τους.
