Widerstand R, Induktivität L und Kapazität C sind die drei Hauptkomponenten und Parameter eines Schaltkreises, und jeder Schaltkreis kommt ohne diese drei Parameter (mindestens einen davon) nicht aus. Der Grund, warum es sich um Komponenten und Parameter handelt, liegt darin, dass R, L und C einerseits einen Komponententyp, beispielsweise eine Widerstandskomponente, und andererseits eine Zahl, beispielsweise einen Widerstandswert, darstellen.
Es sollte hier besonders darauf hingewiesen werden, dass zwischen den Komponenten in einem Schaltkreis und den tatsächlichen physischen Komponenten ein Unterschied besteht. Die sogenannten Komponenten in einem Schaltkreis sind eigentlich nur ein Modell, das bestimmte Eigenschaften der tatsächlichen Komponenten darstellen kann. Vereinfacht ausgedrückt verwenden wir ein Symbol, um bestimmte Eigenschaften der tatsächlichen Gerätekomponenten wie Widerstände, Elektroöfen usw. darzustellen. Elektrische Heizstäbe und andere Komponenten können in Schaltkreisen mithilfe von Widerstandskomponenten als Modell dargestellt werden.
Manche Geräte lassen sich jedoch nicht durch nur eine Komponente darstellen, wie beispielsweise die Wicklung eines Motors, die eine Spule ist. Sie kann zwar durch Induktivität dargestellt werden, doch die Wicklung hat auch einen Widerstandswert, daher sollte auch dieser Widerstandswert durch den Widerstand dargestellt werden. Daher sollte bei der Modellierung einer Motorwicklung in einem Schaltkreis diese durch eine Reihenschaltung aus Induktivität und Widerstand dargestellt werden.
Der Widerstand ist die einfachste und bekannteste Größe. Nach dem Ohmschen Gesetz ist Widerstand R=U/I, d. h. Widerstand ist gleich Spannung geteilt durch Stromstärke. Aus Einheitensicht ist es Ω=V/A, d. h. Ohm ist gleich Volt geteilt durch Ampere. In einem Stromkreis stellt der Widerstand die Sperrwirkung auf den Strom dar. Je größer der Widerstand, desto stärker die Sperrwirkung auf den Strom. Kurz gesagt: Widerstand hat nichts zu sagen. Als Nächstes sprechen wir über Induktivität und Kapazität.
Tatsächlich stellt die Induktivität auch die Energiespeicherfähigkeit von Induktivitätskomponenten dar, denn je stärker das Magnetfeld ist, desto größer ist seine Energie. Magnetfelder haben Energie, denn auf diese Weise können Magnetfelder Kraft auf Magnete im Magnetfeld ausüben und an ihnen Arbeit verrichten.
Welche Beziehung besteht zwischen Induktivität, Kapazität und Widerstand?
Induktivität und Kapazität selbst haben nichts mit Widerstand zu tun, ihre Einheiten sind völlig unterschiedlich, aber in Wechselstromkreisen sind sie unterschiedlich.
Bei Gleichstromwiderständen entspricht die Induktivität einem Kurzschluss, während die Kapazität einem offenen Stromkreis (offener Stromkreis) entspricht. In Wechselstromkreisen erzeugen jedoch sowohl Induktivität als auch Kapazität bei Frequenzänderungen unterschiedliche Widerstandswerte. Zu diesem Zeitpunkt wird der Widerstandswert nicht mehr als Widerstand, sondern als Reaktanz bezeichnet, dargestellt durch den Buchstaben X. Der durch die Induktivität erzeugte Widerstandswert wird als Induktivität XL bezeichnet, und der durch die Kapazität erzeugte Widerstandswert wird als Kapazität XC bezeichnet.
Induktive und kapazitive Reaktanz ähneln Widerständen und werden in Ohm angegeben. Sie stellen daher auch die Sperrwirkung von Induktivität und Kapazität auf den Strom in einem Stromkreis dar. Der Widerstand ändert sich jedoch nicht mit der Frequenz, während sich induktive und kapazitive Reaktanz mit der Frequenz ändern.
Veröffentlichungszeit: 18. November 2023