Inhoud
Elektrische lasten vallen in vier categorieën: resistief, capacitief, inductief of een combinatie van deze drie. Weinig belastingen zijn zuiver resistief, capacitief of inductief. De onvolmaakte aard van het samenstellen van elektro-elektronische apparaten is de oorzaak van inductie, weerstand en eigen capaciteiten in deze objecten.
Resistieve belastingen
Een weerstand is een apparaat dat de doorgang van elektrische stroom weerstaat. Op deze manier wordt een deel van de energie als warmte afgevoerd. Twee apparaten die deze kettingen gebruiken zijn gloeilampen en elektrische kachels. De weerstand (R) wordt gemeten in ohm.
Een gloeilamp produceert licht door een elektrische stroom door een gloeidraad in een vacuüm te voeren. De weerstand van de gloeidraad veroorzaakt de verwarming en de elektrische energie wordt omgezet in licht en warmte. Elektrische kachels werken op dezelfde manier, maar produceren weinig of geen licht.
De elektrische stroom en spanning in een weerstandsbelasting zijn direct proportioneel, één stijgt of daalt in dezelfde verhouding als de andere.
Capacitieve belastingen
Een condensator slaat elektrische energie op. Twee geleidende stoffen worden gescheiden door een isolator. Wanneer een elektrische stroom op de condensator wordt toegepast, verbinden de elektronen in de stroom zich in de gebonden plaat met de aansluiting waar de stroom naartoe vloeit. Wanneer de stroom wordt onderbroken, komen de elektronen terug door het circuit totdat ze de andere aansluiting van de condensator bereiken.
Condensatoren worden gebruikt in elektromotoren, radiocircuits, voedingen en vele andere circuits. De capaciteit van een condensator om elektriciteit op te slaan, wordt capacitantie of elektrische capaciteit (C) genoemd. De belangrijkste eenheid van grootheid is farad, maar de meeste condensatoren werken op microfarads.
De stroom induceert de spanning van de condensator. De spanning over de klemmen begint bij nul volt wanneer de stroom op zijn maximum is. Terwijl de lading wordt opgeslagen in de condensatorplaten, stijgt de spanning en daalt de stroom. Wanneer een condensator de elektrische ontlading geeft, stijgt de stroom en neemt de spanning af.
Inductieve belastingen
Een inductor kan elk geleidend materiaal zijn. Wanneer een variabele stroom door een inductor gaat, creëert deze een magnetisch veld om zich heen. Als de inductor een veer is, zal het magnetisch veld groter zijn. Een soortgelijk principe doet zich voor wanneer een geleider in een magnetisch veld wordt geplaatst. Het veld induceert een elektrische stroom in de geleider.
Voorbeelden van inductieve belastingen zijn transformatoren, elektromotoren en spoelen. In een elektromotor zijn twee magnetische velden tegengesteld, waardoor de motoras wordt gedwongen te roteren.
Een transformator heeft twee inductoren, de ene primaire en de andere secundaire. Het magnetische veld van de primaire spoel induceert elektrische stroom in het secundaire.
Een spoel slaat energie op in het magnetische veld dat induceert wanneer er een variabele elektrische stroom doorheen gaat, en geeft de energie vrij wanneer de stroom wordt onderbroken.
De inductantie (L) wordt gemeten in henries. De verandering van spanning en stroom in een inductor is omgekeerd evenredig. Naarmate de stroom stijgt, daalt de spanning.
Gecombineerde belastingen
Alle geleiders hebben een natuurlijke weerstand onder normale omstandigheden en vertonen ook capacitieve en inductieve invloeden, maar deze kleine invloeden worden over het algemeen genegeerd voor praktische toepassingen. Andere belastingen gebruiken verschillende combinaties van inductors, condensatoren en weerstanden om specifieke doeleinden te bereiken.
Het frequentiecircuit van een radio maakt gebruik van variabele inductoren of condensatoren in combinatie met een weerstand om verschillende frequenties uit te filteren en slechts één smalle band door de rest van het circuit te laten gaan.
De kathodestraalbuis op een monitor of televisie maakt gebruik van weerstanden, inductors en de capaciteit van de buis om beelden in zijn fosforlagen te regelen en weer te geven.
Enkelfasige motoren gebruiken condensatoren om de motor te helpen bij ontsteking en werking. De ontstekingscondensatoren geven een extra fase van de spanning aan de motor, omdat ze de stroom en de fasespanning met elkaar opnemen.