Op 2025/06/25 11,429

Inzicht in weerstand, inductantie en capaciteit in elektrische circuits

Deze gids verklaart duidelijk de drie belangrijkste eigenschappen die regelen hoe elektriciteit in een circuit stroomt: weerstand, inductantie en capaciteit.Het breekt af wat elk in eenvoudige bewoordingen betekent, hoe ze worden gemeten en hoe ze in verschillende situaties werken.U leert hoe weerstanden, inductoren en condensatoren zich gedragen in zowel Direct Current (DC) als W alternative Current (AC), wat hun prestaties beïnvloedt en hoe ze werken wanneer ze in serie of parallel zijn verbonden.

Catalogus

Figuur 1. Weerstand, inductantie en capaciteit

Wat is weerstand, inductantie en capaciteit?

Elektrische circuits gebruiken drie belangrijke eigenschappen om te regelen hoe stroom stroomt: weerstand, inductantie en capaciteit.Dit zijn geen abstracte concepten, ze beschrijven wat er fysiek gebeurt in componenten.

Weerstand vertraagt ​​de stroom van de elektrische stroom.Het zet wat elektrische energie om in warmte, op basis van de geleidbaarheid van het materiaal, de lengte van de draad en de dikte ervan.Een lange, dunne koperdraad bestand is bijvoorbeeld meer dan een korte, dikke.

Inductantie meet hoe goed een component, meestal een draadspoel, terugduwt tegen veranderingen in stroom.Wanneer de stroom begint te veranderen, bouwt de spoel een magnetisch veld.Dit veld genereert vervolgens een spanning die zich verzet tegen de verandering, waardoor een soort elektrische traagheid wordt gecreëerd.

Capaciteit beschrijft hoeveel elektrische lading kan worden opgeslagen tussen twee metalen oppervlakken (platen) die worden gescheiden door een isolerende laag.Een condensator bevat energie in de vorm van een elektrisch veld en geeft het snel vrij wanneer het circuit het nodig heeft.

Hoe weerstand, inductie en capaciteit worden gemeten?

Elk van deze drie eigenschappen heeft zijn eigen meeteenheid.

Weerstand

De eenheid die wordt gebruikt om de weerstand te meten, wordt de ohm genoemd, geschreven met het symbool Ω.Deze eenheid is vernoemd Georg Ohm, een natuurkundige die bestudeerde hoe elektrische stroom zich in circuits gedraagt.Eén ohm vertegenwoordigt de hoeveelheid weerstand waardoor een stroomstroom kan stromen wanneer een volt van elektrische druk wordt uitgeoefend.

Weerstandswaarden kunnen sterk variëren, gebruiken vaak kleinere of grotere eenheden voor het gemak.Deze omvatten de Milliohm (MΩ), dat is duizendste van een ohm, de kiloohm (kΩ), die gelijk is aan duizend ohm, en de megohm (mΩ), die gelijk is aan een miljoen ohm.Deze eenheden helpen alles te beschrijven, van kleine draadweerstanden tot componenten met zeer hoge weerstand.

Inductie

Inductantie wordt gemeten in een eenheid die de eenheid wordt genoemd Henry, met het symbool H.Deze eenheid eert Joseph Henry, een pionier in elektromagnetisme.Eén Henry wordt gedefinieerd als de hoeveelheid inductie die nodig is om één volt elektromotorische kracht te produceren wanneer de stroom met een snelheid van één ampère per seconde verandert.Omdat een Henry een relatief grote eenheid is voor veel praktische circuits, gebruik dan vaker kleinere eenheden zoals de Millihenry (MH), dat is duizendste van een Henry, en de Microhenry (µH), dat is een miljoenste van een Henry.Deze kleinere eenheden zijn nuttig bij het werken met spoelen of inductoren in elektronische apparaten zoals radio's, filters of voedingen, waar inductiewaarden meestal vrij klein zijn.

Capaciteit

Capaciteit wordt gemeten in Farads, gesymboliseerd door F , genoemd ter ere van de wetenschapper Michael Faraday.Een Farad is een grote eenheid, die de hoeveelheid capaciteit vertegenwoordigt die nodig is om één ladingcoulomb op te slaan wanneer een volt wordt toegepast.In de meeste praktische elektronische circuits hebben componenten die bekend staan ​​als condensatoren echter zeer kleine capaciteitswaarden, dus kleinere eenheden worden bijna altijd gebruikt.Deze omvatten de microfarad (µf), dat is een miljoenste van een Farad, de nanofarad (NF), dat is een miljardste van een Farad, en De Picofarad (PF), dat is een biljoenste van een Farad.Deze subeenheden laten werken met de precieze, kleine hoeveelheden elektrische opslag die nodig zijn in timingcircuits, filters en signaalverwerking.

Symbolen van weerstand, inductie en capaciteit

De onderstaande tabel toont de gemeenschappelijke symbolen voor weerstand, inductantie en capaciteit:

Figuur 2. Symbolen gebruikt in circuitdiagrammen

Functies van weerstand, inductantie en capaciteit in circuits

Elke component speelt een duidelijke rol bij het vormgeven van hoe een circuit zich gedraagt:

• Weerstanden Beperk de hoeveelheid stroom, deel spanning en bescherm gevoelige onderdelen tegen te veel vermogen.Ze helpen ook de bedrijfsomstandigheden in analoge circuits te definiëren.

Figuur 3. Weerstand

• Inductoren Laat langzaam veranderende of gestage stromen gemakkelijk doorgaan, maar blokkeer hoogfrequente signalen.Ze worden gebruikt in filters, transformatoren en energieopslagsystemen.

Figuur 4. Inductor

• condensatoren Reageer snel op spanningsveranderingen, het opslaan en vrijgeven van energie vrijwel onmiddellijk.Ze helpen de voedingen te stabiliseren, DC -signalen te blokkeren in AC -circuits en het beheren van timing.

Figuur 5. Condensatordiagram

Gedrag in directe stroom (DC) versus wisselstroom (AC)

Elektrische componenten gedragen zich anders, afhankelijk van of de stroom DC is (gestage stroom in één richting) of AC (verandert van richting heen en weer).

Onderdeel	Gedrag in DC	Gedrag in AC
Weerstand	Verzet zich consequent tegen de huidige stroom;Verwijdert energie als warmte.	Hetzelfde als in DC;Weerstand blijft constant, ongeacht frequentie.
Inductor	Aanvankelijk tegenstroom verzet;Zodra het magnetische veld stabiliseert, Hiermee kan de stroom vrij stromen.	Verzet de huidige stroom meer naarmate de frequentie toeneemt als gevolg van inductieve reactantie.
Condensator	Laat de stroom in eerste instantie stromen, maar blokkeert het eenmaal volledig geladen.	Kan de stroom gemakkelijker doorgaan naarmate de frequentie toeneemt als gevolg van Afnemende capacitieve reactantie.

Wat beïnvloedt het gedrag van elk onderdeel?

Weerstand

Verschillende fysieke factoren beïnvloeden de weerstand:

• Lengte: een langere geleider verzet zich meer tegen de stroom.

• Dwarsdoorsnedeoppervlak: dikkere draden hebben een lagere weerstand.

• Materiaal: koper en zilveren gedrag goed;Rubber of plastic niet.

• Temperatuur: in metalen neemt de weerstand toe met warmte.Bij halfgeleiders neemt het vaak af.

• Frequentie: hoogfrequente AC-reizen nabij het oppervlak van de geleider, waardoor de effectieve weerstand toeneemt (een fenomeen dat het huideffect wordt genoemd).

• Onzuiverheden: toegevoegde materialen kunnen weerstand verhogen of verlagen op basis van hoe ze de geleidbaarheid beïnvloeden.

Inductie

Verschillende factoren beïnvloeden hoeveel inductantie een spoel heeft:

• Aantal beurten: meer beurten creëren meer inductantie.

• Spoellengte: langere spoelen verminderen in het algemeen de inductie.

• Dwarsdoorsnede: een bredere spoel verhoogt de inductie.

• Kernmateriaal: magnetische materialen zoals ijzer of ferriet boost inductantie.

• Vorm van de spoel: verschillende vormen beïnvloeden hoe het magnetische veld zich vormt en zich gedraagt.

• Frequentie: bij hogere frequenties kan het gedrag van inductantie verschuiven als gevolg van kernverliezen en parasitaire effecten.

• Temperatuur: warmte kan de magnetische eigenschappen van de kern veranderen, waardoor inductantie wordt gewijzigd.

Capaciteit

Capaciteit is afhankelijk van zowel de gebruikte structuur als de gebruikte materialen:

• Diëlektrisch materiaal: materialen met hoge permittiviteit verhogen de capaciteit.

• Plaatoppervlak: grotere platen slaan meer lading op.

• Afstand tussen platen: kleinere openingen creëren meer capaciteit.

• Diëlektrische sterkte: sterkere isolerende materialen omgaan met de hand van hogere spanningen veilig.

• Temperatuur: warmte kan het vermogen van het isolatiemateriaal beïnvloeden om lading op te slaan.

• Aantal platen: meer platen verbonden in parallelle verhoogt de totale capaciteit.

Weerstand in serie en parallelle circuits

Serieverbinding

Figuur 6. Weerstand in serie

Wanneer weerstanden op een enkele weg staan ​​opgesteld, wordt gezegd dat ze in serie zijn.In deze opstelling stroomt de elektrische stroom op zijn beurt door elke weerstand, zonder vertakken.Omdat de stroom door ze allemaal moet gaan, draagt ​​elke weerstand bij aan de totale weerstand.

De algehele weerstand is slechts de som van elke individuele weerstand:

$$R_{\mathrm{Eq}}=R_1+R_2+R_3+\dots +R_N$$

Het toevoegen van meer weerstanden in serie zal altijd de totale weerstand vergroten.Hoe meer u toevoegt, hoe moeilijker het wordt dat de stroom door het circuit gaat.

Parallelle verbinding

Figuur 7. Weerstand parallel

In een parallelle opstelling is elke weerstand verbonden over dezelfde twee punten, waardoor meerdere paden worden gecreëerd om de stroom te laten stromen.In plaats van door één pad te worden gedwongen, splitst de stroom en stroomt afzonderlijk door elke weerstand.

In dit geval neemt de totale weerstand daadwerkelijk af.De gebruikte formule is gebaseerd op de wederkeringen van de weerstanden:

$$\left(\frac{1}{R_{\mathrm{Eq}}}\right)=\left(\frac{1}{R_1}\right)+\left(\frac{1}{R_2}\right)+\left(\frac{1}{R_3}\right)+\dots$$

Het parallel toevoegen van meer weerstanden geeft de stroom meer paden om te nemen, wat de totale weerstand vermindert.Hoe groot de individuele weerstanden ook zijn, de totale weerstand in een parallelle opstelling zal altijd minder zijn dan de kleinste.

Inductantie in serie en parallelle circuits

Serieverbinding

Figuur 8. Inductantie in serie

Het plaatsen van inductoren in serie zorgt ervoor dat hun effecten combineren.Net als weerstanden klopt hun totale inductantie:

$$L_{\mathrm{Eq}}=L_1+L_2+L_3+\dots +L_N$$

Elke inductor bestand is tegen veranderingen in de huidige, en wanneer ze in serie worden gecombineerd, bieden ze een nog grotere oppositie.Deze verhoogde inductie kan nuttig zijn in circuits waar langzame stroomveranderingen gewenst zijn, zoals in filters of transformatoren.

Parallelle verbinding

Figuur 9. Parallel

In een parallelle opstelling zijn inductoren verbonden over dezelfde twee spanningspunten en bieden ze meerdere routes voor magnetische energieopslag.

De formule om de totale inductie parallel te berekenen is:

$$((\frac{1}{L_{\mathrm{Eq}}}))=((\frac{1}{L_1}))+((\frac{1}{L_2}))+((\frac{1}{L_3}))+\dots$$

Vergelijkbaar met weerstanden parallel, vermindert het toevoegen van meer inductoren de algehele inductie.Met deze opstelling kan de stroom tussen de inductoren distribueren, waardoor de netto oppositie tegen huidige wijzigingen wordt verminderd.

Capaciteit in serie en parallelle circuits

Serieverbinding

Figuur 10. Capaciteit in serie

Wanneer condensatoren in serie zijn aangesloten, wordt de totale capaciteit kleiner dan die van een enkele condensator in de groep.Dit komt omdat elke condensator de totale spanning deelt, maar ze hebben allemaal dezelfde hoeveelheid kosten.

De equivalente capaciteit wordt berekend met behulp van deze wederzijdse formule:

$$((\frac{1}{C_{\mathrm{Eq}}}))=((\frac{1}{C_1}))+((\frac{1}{C_2}))+((\frac{1}{C_3}))+\dots$$

Deze opstelling wordt vaak gebruikt wanneer u de algehele capaciteit moet verlagen of de spanningsclassificatie moet verhogen.Omdat de spanning onder de condensatoren wordt verdeeld, ervaart elk minder stress, wat de betrouwbaarheid in hoogspanningstoepassingen kan verbeteren.

Parallelle verbinding

Figuur 11. Capaciteit parallel

Wanneer condensatoren naast elkaar zijn gerangschikt, staan ​​ze parallel.In deze configuratie ontvangt elke condensator dezelfde spanning, maar ze slaan onafhankelijk opladen op.

De totale capaciteit is gewoon de som van de individuele waarden:

Het toevoegen van meer condensatoren in parallel verhoogt de totale lading die het circuit kan vasthouden.Dit is handig in voedingssystemen waar hogere energieopslag nodig is.

Vergelijkingstabel

Parameter	Weerstand (R)	Capaciteit (C)	Inductie (L)
Fysieke eigendom	Oppositie tegen stroomstroom (zoals wrijving voor elektronen)	Mogelijkheid om energie op te slaan in een elektrisch veld	Mogelijkheid om energie op te slaan in een magnetisch veld
Energie	Distipeert als warmte	Bewaar energie tijdelijk als elektrisch potentieel	Slaat energie tijdelijk op als magnetisch veld
Frequentiegedrag	Onafhankelijk van de frequentie	Impedantie neemt af met frequentie	Impedantie neemt toe met de frequentie
Reactantie	Geen (puur resistief)	Xc = 1 / ωc	Xl = ωl
Faserelatie	Spanning en stroom zijn in fase	Stroom leidt spanning met 90 °	Spanning leidt stroom met 90 °
Stroomverbruik	Echte kracht wordt gedissipeerd als warmte	Geen echt stroomverbruik;Alleen reactieve kracht	Geen echt stroomverbruik;Alleen reactieve kracht
Eenheid	Ohm (ω)	Farads (F)	Henry (H)
Reactie op DC	Constante weerstand	Werkt als open circuit (blokkeert DC)	Fungeert als kortsluiting (laat in eerste instantie DC toe)
Reactie op AC	Dezelfde weerstand als in DC	Reactantie neemt af met een hogere frequentie	De reactantie neemt toe met een hogere frequentie
Tijdelijke reactie	Onmiddellijk	Vertraagde reactie als gevolg van laad/ontladen	Vertraagde respons als gevolg van magnetische veldopbouw
Golfvormgedrag	Geen effect op de golfvormvorm	Verandert amplitude en fase;filters signalen	Verandert amplitude en fase;Filters en vertragingen signalen
Toepassingen	Spanningsverdeling, kachels, stroombeperking	Energieopslag, koppeling/ontkoppeling, filters, oscillators	Chokes, Transformers, Motors, Filters, Oscillators
Energieopslagmedium	Geen (energie verloren als hitte)	Elektrisch veld tussen borden	Magnetisch veld rond spoel
Aanvankelijk gedrag tot spanning	Onmiddellijke reactie	Plotselinge spanningsverandering veroorzaakt de huidige piek	Plotselinge spanning veroorzaakt de stijging van de langzame stroom
Integratie in filters	Zelden alleen in filters gebruikt	Gebruikt in laagdoorlaat-, high-pass en band-pass filters	Gebruikelijk in LC- en RLC -filters
Fase -hoek van impedantie	0 ° (puur resistief)	–90 ° (puur capacitief)	+90 ° (puur inductief)
Polariteitsgevoeligheid	Niet polariteitsgevoelig	Polariteit is belangrijk in elektrolytische condensatoren	Niet polariteitsgevoelig
Thermische gevoeligheid	Weerstand varieert met temperatuur	Capaciteit kan enigszins veranderen met de temperatuur	Inductantie kan variëren met kernmateriaal en temperatuur

Conclusie

Weerstand, inductantie en capaciteit doen elk een speciaal werk in een elektrisch circuit.Weerstand vertraagt ​​de stroom en verandert energie in warmte.Inductantie duwt terug wanneer de stroom verandert, met behulp van magnetische velden.Capaciteit slaat elektrische energie op en geeft deze vrij wanneer dat nodig is.Deze componenten werken anders in DC en AC, en hun gedrag verandert ook op basis van hoe ze zijn verbonden en van welke materialen ze zijn gemaakt.Samen helpen deze drie delen te bepalen hoe elektriciteit beweegt en veel elektronische apparaten goed laten werken.