Lineare Schaltungselemente beziehen sich auf die Komponenten in einer elektrischen Schaltung, die eine lineare Beziehung zwischen dem Stromeingang und dem Spannungsausgang aufweisen. Beispiele für Elemente mit linearen Schaltungen sind −
- Widerstände
- Kondensatoren
- Induktivitäten
- Transformatoren
Um lineare Schaltungselemente besser zu verstehen, ist eine Analyse von Widerstandselementen erforderlich.
Widerstände
Ein Widerstand ist ein Gerät, in dem der Fluss eines elektrischen Stroms begrenzt wird, was zu einer Energieumwandlung führt. Wenn beispielsweise Strom durch eine Glühbirne fließt, wird der Strom in eine andere Energieform wie Wärme und / oder Licht umgewandelt. Der Widerstand eines Elements wird in Ohm (&Ohm;) gemessen.
Das Maß für den Widerstand in einer gegebenen Schaltung ist gegeben durch –
$$R=\rho \frac{L}{A}$$
Wobei R – Widerstand; ρ – spezifischer Widerstand; L – Länge des Drahtes; und A − Querschnittsfläche des Drahtes
Symbol verschiedener Widerstände
| Widerstand |  |
| Ein variabler Widerstand |  |
| EIN potentiometer |  |
Kondensatoren
Ein Kondensator bezieht sich auf ein elektrisches Gerät, das zwei leitende Materialien (auch Platten genannt) aufweist, die durch einen Isolator getrennt sind, der als Dielektrikum bekannt ist. Es nutzt elektrisches Feld, um elektrische Energie zu speichern. Das elektrische Feld wird entwickelt, wenn der Kondensator an eine Batterie angeschlossen wird, wodurch sich positive elektrische Ladungen auf einer Platte und negative elektrische Ladungen auf der anderen Platte ansammeln.
Wenn Energie im elektrischen Feld eines Kondensators gespeichert wird, wird der Vorgang als Laden bezeichnet, und wenn Energie entfernt wird, wird der Vorgang als Entladen bezeichnet. Die in einem Kondensator gespeicherte elektrische Energie wird als Kapazität bezeichnet und in Farad (F) gemessen. Ein Farad entspricht einem Coulomb pro Volteinheit, gegeben durch 1 C / V.
Der Unterschied zwischen einem Kondensator und einer Batterie besteht darin, dass ein Kondensator elektrische Energie speichert, während eine Batterie chemische Energie speichert und die Energie langsam freisetzt.
Symbol verschiedener Kondensatoren
Die verschiedenen Symbole eines Kondensators sind in der folgenden Tabelle angegeben.
| Festkondensator |  |
| Variabler Kondensator |  |
| Polarisierter Kondensator |  |
Induktivitäten
Induktivitäten sind elektronische Geräte, die ein Magnetfeld zur Speicherung elektrischer Energie verwenden. Die einfachste Form eines Induktors ist eine Spule oder ein Draht in Schleifenform, wobei die Induktivität direkt proportional zur Anzahl der Schleifen im Draht ist. Darüber hinaus hängt die Induktivität von der Art des Materials im Draht und dem Radius der Schleife ab.
Bei einer bestimmten Windungszahl und Radiusgröße kann nur der Luftkern die geringste Induktivität ergeben. Zu den dielektrischen Materialien, die dem gleichen Zweck wie Luft dienen, gehören Holz, Glas und Kunststoff. Diese Materialien helfen beim Wickeln der Induktivität. Die Form der Wicklungen (Donutform) sowie ferromagnetische Substanzen, beispielsweise Eisen, erhöhen die Gesamtinduktivität.
Die Energiemenge, die ein Induktor speichern kann, wird als Induktivität bezeichnet. Es wird in Henry (H) gemessen.
Symbol verschiedener Induktivitäten
| Feste Induktivität |  |
| Variable Induktivität |  |
Transformatoren
Dies bezieht sich auf ein Gerät, das Energie durch einen als elektromagnetische Induktion bekannten Prozess von einer Ebene zur anderen ändert. Es wird normalerweise verwendet, um Wechselspannungen in Anwendungen mit elektrischer Energie zu erhöhen oder zu senken.
Wenn der Strom auf der Primärseite des Transformators variiert wird, entsteht auf seinem Kern ein variierter magnetischer Fluss, der sich in Form von Magnetfeldern auf die Sekundärwicklungen des Transformators ausbreitet.
Das Funktionsprinzip eines Transformators beruht auf dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion. Das Gesetz besagt, dass die Änderungsrate der Flussrate in Bezug auf die Zeit direkt mit der in einem Leiter induzierten EMK zusammenhängt.
Ein Transformator besteht aus drei Hauptteilen −
- Primärwicklung
- Magnetkern
- Sekundärwicklung
Symbol eines Transformators
Zusätzliche Geräte
Elektromagnetische Geräte
Das Konzept eines Transformators
Steuerungen
Steuerungen sind Geräte, die elektronische Signale empfangen, die von einer Messgröße in einem Prozess übertragen werden, und den erhaltenen Wert mit einem Sollwert der Steuerung vergleichen. Es verwendet digitale Algorithmen, um Funktionen zu korrelieren und zu vergleichen.
Sensoren
Sensoren werden verwendet, um den Strom zu bestimmen, der ständig variiert, um eine Rückmeldung für Steuerungszwecke zu geben. Sensing strom macht es möglich zu erreichen eine glatte und genaue konverter funktion. Stromsensoren sind in Wandlern kritisch, so dass die Informationen in Parallel- oder Mehrphasenwandlern leicht geteilt werden können.
Filter
Elektronische Filter werden auch zur Verarbeitung von Signalen verwendet, um unerwünschte Frequenzen zu entfernen. Sie sind analoge Schaltungen und existieren entweder im aktiven oder passiven Zustand.