Widerstände und Kondensatoren einer elektronischen Orgel. Raimond Spekking/Wikimedia Commons
Elektrische Stromkreise transportieren Wechsel- oder Gleichstrom durch geschlossene Verbindungen zwischen elektrischen Komponenten. Unterschiedliche Anordnungen und Konfigurationen dieser Komponenten ergeben unterschiedliche Arten von Stromkreisen, undRLC-Schaltungen ist einer von ihnen.
Was sind ihre Hauptmerkmale und Anwendungen? Welche Rolle spielt RLC in der Elektronik? Was ist der Unterschied zwischen RLC-Reihen- und Parallelschaltungen? All diese Fragen haben eine Antwort.
RLC auspacken
RLC steht für Widerstand R, Induktivität L und Kondensator C. Dies sind die Hauptkomponenten der RLC-Schaltungen, die in einer vollständigen Schleife verbunden sind.
Der Widerstand besteht aus Widerstandselementen wie Kohlenstoff, deren Funktion es ist, mehr Ebenen von zu induzierenelektrischer Widerstand als die natürlichen, die die Schaltkreise beeinflussen. Es reduziert auch die Dämpfung und die Resonanzfrequenz im Stromkreis fr.
Der Induktor speichert Energie in den Magnetfeldern, die durch den durch die Leiter fließenden elektrischen Strom erzeugt werden, gemäß Faradaysches Gesetz.
Der Kondensator speichert Energie in den elektrischen Feldern durch zwei oder mehr Leiter, die meistens durch ein dielektrisches Medium getrennt sind. Die Messung dieser 'Speicherfähigkeit' wird als Kapazität bezeichnet.
Was ist eine parallele RLC-Schaltung?
In einer parallelen RLC-Schaltung sind der Widerstand, die Induktivität und der Kondensator parallel geschaltet und haben eine Verbindung zur gleichen Spannungsquelle. Dies unterscheidet sich von einer Reihenschaltung.
InAC RLC Parallelschaltungen, der elektrische Strom teilt sich auf und alle Komponenten erhalten die gleiche Spannung und der Strom wird in jeder Komponente abhängig von ihrer Impedanz aufgeteilt. Der Strom fließt nicht hineinparallele RLC-Schaltungen mit einer Gleichstromquelle mit dem gleichen Wirkungsgrad, da die Induktivität als Kurzschluss und der Kondensator als offener Stromkreis wirkt.
Um den Gesamtstrom, die Gesamtspannung und den Gesamtwiderstand einer RLC-Schaltung zu berechnen, können wir verwenden Ohmsches Gesetz's, wobei der in Ampere gemessene Strom I gleich der in Ampere gemessenen Spannung V multipliziert mit dem in Ohm Ω gemessenen Widerstand R ist:
V=IR oder je nach Einheit: V = A x Ω
Wenn diese Formel auf den Kondensator der Schaltung angewendet wird, wird R durch Xc ersetzt, wobei Xc die kapazitive Reaktanz ist. Und wenn sie auf Induktivitäten angewendet wird, wird R durch Xl ersetzt, wobei Xl ist die induktive Reaktanz.
V= IXc
V= IXl
Was ist Impedanz?
Elektrische Impedanz ist die Messung des Widerstands zum Strom innerhalb eines Stromkreises. Trotz ihrer Ähnlichkeiten ist Impedanz nicht gleich Widerstand, da das Konzept tatsächlich sowohl den Widerstand als auch die Reaktanz umfasst, die in Wechselstromkreisen erzeugt werden es gibt keine Reaktanz inder stabile Strom von Gleichstromkreisen.
Bei Resonanz sind sowohl die kapazitive als auch die induktive Reaktanz gleich. Die Induktivität und der Kondensator leiten auch mehr Strom bei der Resonanzfrequenz.
Die Gleichung für eine parallele RLC-Schaltung erzeugt komplexe Impedanzen für jeden parallelen Zweig, da jedes Element zum Kehrwert der Impedanz wird, 1/Z .Der Kehrwert der Impedanz heißt Zulassung Y. Der Kehrwert der Gesamtimpedanz ZRLC ist die Summe der Kehrimpedanzen jeder Komponente:
1/ ZRLC = 1/ZR + 1/ZL + 1/ZC. Mit anderen Worten, die Gesamtadmittanz der Schaltung ist die Summe der Admittanzen jeder Komponente.
Andernfalls lautet die Formel zum Ermitteln der Impedanz Z=V/I, wobei Z die Impedanz, V die Spannung und I der Strom der Schaltung ist.
DerGesamtimpedanz ist die Summe aller Impedanzen eines Stromkreises.
Wozu dient die parallele RLC-Schaltung?
RLC-Schaltungen werden oft als Oszillatorschaltungen verwendet, weil sie Sinuswellen, Rechteckwellen oder Dreieckwellen erzeugen. Dies sind oszillierende elektronische Signale, die könnenGleichstrom in Wechselstrom umwandeln oder als Tiefpassfilter, Hochpassfilter, Bandsperrfilter und Bandpassfilter arbeiten.
Als Bandpassfilter wird es zum Abstimmen verwendet, z. B. in Fernsehgeräten und analogen Radioempfängern, mit denen Sie im Grunde genommen einen bestimmten Frequenzbereich finden können, nachdem Sie alle erreichbaren Umgebungsradiowellen über eine Antenne gesammelt haben. Bandpassfilterwerden auch in der Audio-Entzerrung, Audio-Design und Audio-Aufnahme im Studio verwendet.
Als Oszillatorschaltung muss sie niedrige Dämpfungswerte haben, um effizient zu arbeiten. Mit anderen Worten, sie muss einen hohen Qualitätsfaktor haben Q.Die Qualitätsfaktor der parallelen RLC-Schaltung ist der Kehrwert des Serienkreisgütefaktors.
Q = R 𝐶 𝐿 = 𝑅 𝜔0 = 𝜔0 𝑅𝐶
Häufig gestellte Fragen zu RLC Circuits
Sind LCR- und RLC-Schaltungen gleich?
Ja, was sich ändert, ist die Reihenfolge der Symbole.
Was ist Reaktanz?
Die Reaktanz ist der Widerstand einer Komponente zum Stromfluss aufgrund der Wirkung der Induktivität oder Kapazität, die durch diese Komponente verursacht wird.
Genau wie bei einem Widerstand gilt: Je mehr Reaktanz eine Schaltung hat, desto begrenzter ist der Strom, den sie ableitet. Aber im Gegensatz zum Widerstand ändert die Reaktanz die Phase und leitet die Elektrizität nicht ab, sondern speichert sie.
Der Kehrwert der Reaktanz ist die Suszeptanz, die die Leichtigkeit misst, mit der eine Reaktanz oder ein Satz von Reaktanzen einen Wechselstrom fließen lässt, wenn eine Spannung einer bestimmten Frequenz angelegt wird.
Was sind die Unterschiede zwischen RLC-Parallelschaltung und RLC-Reihenschaltung?
Es gibt nicht nur zwei verschiedene Arten von RLC-Schaltungen, sondern sie verhalten sich auch effektiv gegensätzlich:
- Wenn Widerstand, Induktivität und Kondensator in parallelen RLC-Schaltungen parallel geschaltet sind, sind sie in RLC-Reihenschaltungen in Reihe geschaltet.
- Der Strom ist in allen Komponenten der Schaltung in RLC-Reihenschaltungen gleich, aber in RLC-Parallelschaltungen ist der Gesamtstrom gleich der Vektorsumme des Stroms jedes Elements: Is2 = ichR2 + ichC – ichL2.
Um den Strom jedes Elements zu berechnen, müssen wir die Formel verwendenichR = V / R , ichC = V / XC , ichL = V / XL
Das gleiche passiert mit Spannung, aber umgekehrt. Spannung ist für alle Komponenten in RLC-Reihenschaltungen unterschiedlich und gleich in RLC-Parallelschaltungen.
Um die Spannung in RLC-Reihenschaltungen zu berechnen, müssen wir verwendenVR= ichR, VL = IXL, VC = IXC - Bei Resonanz zeigen RLC-Parallelschaltungenmaximale Impedanz, aber RLC-Reihenschaltungen zeigen eine minimale Impedanz.