Περιεχόμενο
Τα ηλεκτρικά φορτία εμπίπτουν σε τέσσερις κατηγορίες: αντιστατικά, χωρητικά, επαγωγικά ή σε συνδυασμό αυτών των τριών. Λίγα φορτία είναι καθαρά αντιστατικά, χωρητικά ή επαγωγικά. Η ατελής φύση της συναρμολόγησης ηλεκτρο-ηλεκτρονικών συσκευών είναι η αιτία της επαγωγής, της αντίστασης και της φυσικής χωρητικότητας σε αυτά τα αντικείμενα.
Ανθεκτικά φορτία
Μια αντίσταση είναι μια συσκευή που αντιστέκεται στη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος. Με αυτόν τον τρόπο, κάποια ενέργεια αποσυντίθεται ως θερμότητα. Δύο συσκευές που χρησιμοποιούν αυτές τις αλυσίδες είναι λαμπτήρες πυρακτώσεως και ηλεκτρικοί θερμαντήρες. Η αντίσταση (R) μετριέται σε ohms.
Ένας λαμπτήρας πυράκτωσης παράγει φως περνώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός νήματος σε κενό. Η αντίσταση του νήματος προκαλεί τη 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 στην ίδια αναλογία με την άλλη.
Χωρητικά φορτία
Ένας πυκνωτής αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια. Δύο αγώγιμες ουσίες διαχωρίζονται από ένα μονωτικό. Όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό ρεύμα στον πυκνωτή, τα ηλεκτρόνια στο ρεύμα ενώνουν την συνδεδεμένη πλάκα με το τερματικό 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 ηλεκτροκινητήρες, κυκλώματα ραδιοσυχνοτήτων, τροφοδοτικά και πολλά άλλα κυκλώματα. Η χωρητικότητα ενός πυκνωτή για την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας ονομάζεται χωρητικότητα ή ηλεκτρική χωρητικότητα (C). Η κύρια μονάδα μεγαλειότητας είναι το farad, αλλά οι περισσότεροι πυκνωτές λειτουργούν σε microfarads.
Το ρεύμα προκαλεί την τάση του πυκνωτή. Η τάση στους ακροδέκτες ξεκινά από τα μηδενικά βολτ όταν το ρεύμα είναι στο μέγιστο. Ενώ η φόρτιση αποθηκεύεται στις πλάκες πυκνωτών, η τάση ανεβαίνει και το ρεύμα πέφτει. Όταν ένας πυκνωτής δίνει την ηλεκτρική εκκένωση, το ρεύμα ανεβαίνει και η τάση μειώνεται.
Επαγωγικά φορτία
Ένας επαγωγέας μπορεί να είναι οποιοδήποτε αγώγιμο υλικό. Όταν ένα μεταβλητό ρεύμα περνά μέσω ενός επαγωγέα, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο γύρω του. Εάν ο επαγωγέας είναι ελατήριο, το μαγνητικό πεδίο θα είναι μεγαλύτερο. Μια παρόμοια αρχή συμβαίνει όταν ένας αγωγός τοποθετείται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο. Το πεδίο προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα στον αγωγό.
Παραδείγματα επαγωγικών φορτίων είναι μετασχηματιστές, ηλεκτροκινητήρες και πηνία. Σε έναν ηλεκτροκινητήρα, δύο μαγνητικά πεδία είναι αντίθετα, αναγκάζοντας τον άξονα του κινητήρα να περιστραφεί.
Ένας μετασχηματιστής έχει δύο επαγωγείς, έναν κύριο και τον άλλο δευτερεύοντα. Το μαγνητικό πεδίο του πρωτεύοντος 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 την ενέργεια όταν διακόπτεται το ρεύμα.
Η αυτεπαγωγή (L) μετράται σε henries. Η αλλαγή τάσης και ρεύματος σε έναν επαγωγέα είναι αντιστρόφως ανάλογη. Καθώς το ρεύμα αυξάνεται, η τάση πέφτει.
Συνδυασμένα φορτία
Όλοι οι αγωγοί έχουν φυσική αντοχή υπό κανονικές συνθήκες και επίσης παρουσιάζουν χωρητικές και επαγωγικές επιρροές, αλλά αυτές οι μικρές επιδράσεις γενικά αγνοούνται για πρακτικές εφαρμογές. Τα άλλα φορτία χρησιμοποιούν διάφορους συνδυασμούς επαγωγέων, πυκνωτών και αντιστάσεων για να επιτύχουν συγκεκριμένους σκοπούς.
Το κύκλωμα συχνότητας ενός ραδιοφώνου χρησιμοποιεί μεταβλητούς επαγωγείς ή πυκνωτές σε συνδυασμό με έναν αντιστάτη για να φιλτράρει αρκετές συχνότητες και αφήνει να περάσει μόνο μία στενή λωρίδα μέσα από το υπόλοιπο κύκλωμα.
Ο σωλήνας καθοδικής ακτινοβολίας σε μια οθόνη ή τηλεόραση χρησιμοποιεί αντιστάτες, επαγωγείς και χωρητικότητα του σωλήνα για τον έλεγχο και την απεικόνιση των εικόνων στα φωσφορούχα στρώματά του.
Οι μονοφασικοί κινητήρες χρησιμοποιούν πυκνωτές για να βοηθήσουν τον κινητήρα κατά τη διάρκεια της ανάφλεξης και της λειτουργίας. Οι πυκνωτές ανάφλεξης δίνουν μια πρόσθετη φάση τάσης στον κινητήρα, καθώς λαμβάνουν την τάση ρεύματος και φάσης μεταξύ τους.