15.Elementy R,L,C zasilane napięciem sinusoidalnym
Elementy bierne takie jak: R - rezystory, C - kondensatory i L - cewki indukcyjne to najczęściej spotykane elementy w elektronice, a w szczególności elektronice analogowej.
1.Rezystor
Rezystory to elementy dwukońcówkowe o właściwości dającej się opisać równaniem R=U/I (znane prawo Ohma). Jeżeli U wyrazi się w woltach V, a I w amperach a to R będzie wyrażone w omach W.
Patrząc na równanie opisujące rezystor można powiedzieć, że przy ustalonym napięciu, zmieniając wartość rezystora zmieniamy wartość prądu płynącego przez ten rezystor i odwrotnie, jeżeli przez rezystor płynie stały prąd (np. ze źródła prądowego) to zmieniając wartość rezystora zmieniamy napięcie na rezystorze. Można więc powiedzieć, że rezystor to element, który służy do przetwarzania napięcia w prąd i odwrotnie.
Najistotniejszymi parametrami rezystorów są:
- rezystancja znamionowa - podawana zwykle w W, kW lub MW,
- tolerancja rezystancji (dokładność) - podawana w procentach,
- moc znamionowa - moc, którą może rezystor rozproszyć,
- współczynnik temperaturowy rezystancji TWR,
- napięcie znamionowe.
Zastosowań rezystorów jest bardzo dużo. Stosuje się je we wzmacniaczach jako elementy sprzężenia zwrotnego, z tranzystorami do ustalania ich punktu pracy, w połączeniu z kondensatorami pracują w układach filtrów, ustalają wartości napięć i prądów w wybranych punktach układu.
Rezystory produkowane są z różnych materiałów, ale najbardziej popularne są rezystory węglowe, które jednak ze względu na zbyt małą stabilność nie nadają się do zastosowania w układach, które muszą odznaczać się wysoką stabilnością i precyzją. Do takich celów lepiej nadają się rezystory metalizowane.
Zdjęcie przedstawia rezystory:
a) metalizowany, b) drutowy,
c) węglowy, d) drabinka rezystorowa,
e) grubowarstwowy. Aby porównać parametry różnych typów rezystorów oraz poznać sposób znakowania i szeregi wartości rezystancji zajrzyj do katalogu rezystorów.
Na schematach ideowych układów elektronicznych stosuje się różne sposoby zapisu wartości rezystancji i tak np.:
- jeden W można zapisać jako 1W, 1R, 1E lub 1,
- tysiąc W można zapisać jako 1kW lub 1k,
- tysiąc dwieście W można zapisać jako 1,2kW, 1,2k lub 1k2.
2. Kondensator
Kondensatory to podobnie jak rezystory, elementy dwukońcówkowe o właściwości dającej się opisać równaniem Q=C*U, gdzie:
- Q jest ładunkiem wyrażonym w kulombach,
- U jest napięciem między końcówkami kondensatora,
- C jest pojemnością kondensatora podawaną w faradach.
Kondensatory są zbudowane z dwóch przewodzących elektrod (okładek) przedzielonych dielektrykiem (izolatorem).
Kondensator jest to element, który posiada zdolność gromadzenia ładunku. Patrząc na równanie, które go definiuje można powiedzieć, że kondensator o pewnej pojemności C i napięciu U zawiera ładunek Q na jednej okładce i przeciwnie spolaryzowany ładunek -Q na drugiej okładce.
Kondensator jest elementem nieco bardziej skomplikowanym niż rezystor, gdyż prąd płynący przez niego nie jest wprost proporcjonalny do napięcia lecz do szybkości jego zmian i dlatego można napisać:
wzór:
Z tego wzoru (jeśli czegoś nie rozumiesz to zajrzyj do działu trochę matematyki) można zauważyć, że jeśli na kondensatorze o pojemności 1F napięcie będzie się zmieniało z prędkością 1V/s, to przepływa przez niego prąd o natężeniu 1A. Można powiedzieć również odwrotnie, że gdy przez taki kondensator przepływa prąd o natężeniu 1A to napięcie na nim zmienia się z prędkością 1V/s.
Najistotniejszymi parametrami kondensatorów są:
- pojemność - podawana zwykle w mF, nF lub pF,
- tolerancja pojemności (dokładność) - podawana w procentach,
- napięcie znamionowe.
Zastosowań kondensatorów, podobnie jak rezystorów, jest bardzo dużo. Stosuje się je w filtrach, do blokowania napięć zasilających, w układach kształtowania impulsów, do oddzielania składowych stałych sygnałów, w układach generatorów, w układach zasilaczy, czy też do gromadzenia energii. Zdolność do gromadzenia energii wykorzystana jest np. w urządzeniach medycznych zwanych w defibrylatorami, gdzie gromadzi się energię w kondensatorze potrzebną do pobudzenia serca do pracy.
Kondensator styrofleksowy Kondensator ceramiczny
Kondensator elektrolityczny Kondensator tantalowy Kondensator MKS2
Podobnie jak zastosowań również typów kondensatorów jest wiele. Można dla przykładu wymienić następujące typy kondensatorów: mikowy, ceramiczny, poliestrowy, styrofleksowy, poliwęglanowy, polipropylenowy, teflonowy, olejowy, tantalowy, elektrolityczny.
Aby porównać parametry różnych typów kondensatorów oraz poznać sposób znakowania i szeregi wartości pojemności zaglądnij do kart katalogowych producentów, tam znajdziesz wszystkie niezbędne informacje.
Na schematach ideowych układów elektronicznych stosuje się różne sposoby zapisu wartości pojemności i tak np.:
Zdjęcie przedstawia kondensatory:
a) elektrolityczny, b) tantalowy,
c) poliestrowy, d) ceramiczny,
e) styrofleksowy. - sto pikofaradów można zapisać jako 100pF, 100p, lub 100,
- sto mikrofaradów można zapisać jako 100mF lub 100m,
- sto nanofaradów można zapisać jako 100nF, 100n, 0,1m, 0m1.
3. Cewka indukcyjna
Cewka indukcyjna jest elementem zdolnym do gromadzenia energii w polu magnetycznym. Szybkość zmian prądu płynącego przez cewkę indukcyjną zależy od panującego na niej napięcia. Zależność tą można wyrazić wzorem:
wzór: 
Cewka toroidalna Cewka gdzie L czyli indukcyjność jest najważniejszym parametrem cewki indukcyjnej. Indukcyjność podaje się w henrach H, w praktyce używa się najczęściej mH i mH.
Z podanego wzoru widać, że doprowadzenie do cewki napięcia stałego spowoduje narastanie prądu. Jeżeli więc do cewki o indukcyjności 1H przyłoży się napięcie 1V to prąd, który popłynie przez cewkę będzie narastał z prędkością 1A/s.
Symbol cewki indukcyjnej przypomina spiralę i tak jest w rzeczywistości, gdyż cewka jest spiralą z drutu nawiniętą na rdzeniu. Różnice między cewkami dotyczą głównie rdzenia, na którym są nawinięte. Zastosowanie rdzenia ma za zadanie zwielokrotnić indukcyjność cewki. Rdzenie są budowane z żelaza lub ferrytu (jest to nieprzewodzący materiał magnetyczny) i mogą mieć przeróżne kształty np.: toroidu czyli pierścienia, prętu, "kubka" itd.
Cewki mają wiele zastosowań szczególnie w układach radiowych w różnych filtrach i dławikach wielkiej częstotliwości (w.cz.), w obwodach rezonansowych, generatorach czy też w układach kształtujących impulsy.
Zdjęcie przedstawia cewki indukcyjne:
a) na rdzeniu toroidalnym,b) na rdzeniu walcowym
układ:
