AC Devrelerde Pasif Bileşenler

Pasif bileşenler, kendilerine uygulanan elektrik gücünü yalnızca azaltabilen ve artırmayan devre cihazlarıdır.

Elektrik ve elektronik devreler, tam ve kapalı bir devre oluşturmak için birçok farklı bileşenin birbirine bağlanmasından oluşur. Herhangi bir devrede kullanılan üç ana pasif bileşen şunlardır: DirençKapasitör ve İndüktör. Bu pasif bileşenlerin üçünün de ortak bir yanı vardır, bunlar bir devre üzerinden elektrik akımının akışını çok farklı şekillerde sınırlarlar.

Elektrik akımı bir devreden iki yoldan biriyle geçebilir. Sadece tek bir yönde akıyorsa, doğru akım (DC) olarak sınıflandırılır. Elektrik akımı her iki yönde de ileri geri değişiyorsa, alternatif akım (AC) olarak sınıflandırılır. Bir devre içinde bir empedans sunmalarına rağmen, AC devrelerindeki pasif bileşenler, DC devrelerindekilerden çok farklı davranır.

Pasif bileşenler elektrik enerjisi tüketir ve bu nedenle kendilerine uygulanan herhangi bir elektrik sinyalinin gücünü artıramaz veya güçlendiremezler, çünkü bunlar pasiftir ve bu nedenle her zaman birden daha az kazançları olacaktır. Elektrik ve elektronik devrelerde kullanılan pasif bileşenler, farklı elektriksel özellikleri arasındaki etkileşime bağlı olarak bu devrelerin çalışması ile aşağıda gösterildiği gibi sonsuz sayıda şekilde bağlanabilir.

AC Devrelerinde Pasif Bileşenler

Burada: R direnç, C kapasitör ve L bobindir.

DC veya AC devrelerinde kullanılan dirençler, besleme frekansı ne olursa olsun her zaman aynı direnç değerine sahip olacaktır. Bunun nedeni, dirençlerin, sonsuz kapasitans C = ∞ ve sıfır endüktans L = 0 gibi parazitik özelliklere sahip saf olarak sınıflandırılmasıdır. Ayrıca dirençli bir devre için voltaj ve akım her zaman aynı fazdadır, bu nedenle herhangi bir anda tüketilen güç, voltajı o andaki akımla çarparak bulunabilir.

Kondansatörler ve indüktörler ise reaktans olarak bilinen farklı tipte bir AC direncine sahiptir ( X L ve X C ). Reaktans ayrıca akımın akışını da engeller, ancak reaktans miktarı, bir direncin sabit bir direnç değerine sahip olmasıyla aynı şekilde bir indüktör veya kapasitör için sabit bir miktar değildir. Bir indüktörün veya kapasitörün reaktans değeri, besleme akımının frekansına ve ayrıca bileşenin DC değerine bağlıdır.

Aşağıda, AC devrelerinde yaygın olarak kullanılan pasif bileşenlerin bir listesi ve bunların değerlerini veya devre akımlarını bulmak için kullanılabilecek karşılık gelen denklemleri yer almaktadır. Teorik olarak mükemmel (saf) bir kapasitör veya indüktörün herhangi bir direnci olmadığını unutmayın. Ancak gerçek dünyada, ne kadar küçük olursa olsun, her zaman bir direnç değerine sahip olacaklardır.

Tamamen Dirençli Devre

Direnç  – Dirençler, belirli bir yol boyunca akımın akışını düzenler, engeller veya ayarlar veya bu akım akışının bir sonucu olarak bir elektrik devresinde bir voltaj düşüşü uygular. Dirençler, bir direncin direnç değeri Ohm, Ω cinsinden ölçülen, basitçe direnç ( R ) olarak adlandırılan bir empedansa sahiptir. Dirençler, sabit bir değere veya değişken bir değere (potansiyometre) sahip olabilir.

Tamamen Kapasitif Devre

Kondansatör – Kondansatör, küçük bir pil gibi elektrik yükü şeklinde enerji depolama yeteneğine veya “kapasitesine” sahip bir bileşendir. Bir kapasitörün kapasitans değeri Farads, F cinsinden ölçülür. DC’de bir kondansatörün sonsuz (açık devre) empedansı ( X C ), çok yüksek frekanslarda ise bir kondansatörün sıfır empedansı (kısa devre) vardır.

Tamamen Endüktif Devre

İndüktör – Bir indüktör, bobinden geçen akımın doğrudan bir sonucu olarak kendi içinde veya merkezi bir çekirdek içinde bir manyetik alan indükleyen bir tel bobindir. Bir indüktörün endüktans değeri Henry, H cinsinden ölçülür. DC’de bir indüktör sıfır empedansa (kısa devre) sahipken, yüksek frekanslarda bir indüktör sonsuz (açık devre) empedansa ( XL) sahiptir.

Seri AC Devreler

AC devrelerindeki pasif bileşenler, gösterildiği gibi RC, RL ve LC devrelerini oluşturmak için seri kombinasyonlarda birbirine bağlanabilir.

Seri RC Devresi

Seri RL Devresi

Seri LC Devresi

Paralel AC Devreleri

AC devrelerindeki pasif bileşenler, gösterildiği gibi RC, RL ve LC devrelerini oluşturmak için paralel kombinasyonlarda da birbirine bağlanabilir.

Paralel RC Devresi

Paralel RL Devresi

Paralel LC Devresi

Pasif RLC Devreleri

AC devrelerindeki üç pasif bileşenin tümü, aşağıda gösterildiği gibi hem seri RLC hem de paralel RLC kombinasyonlarında birbirine bağlanabilir .

Seri RLC Devresi

Paralel RLC Devresi

Yukarıda AC devrelerindeki pasif bileşenlerin, frekansın ( ƒ  ) etkisinden dolayı bir DC devresine bağlandıklarından çok farklı davrandığını gördük. Tamamen dirençli bir devrede akım, gerilimle aynı fazdadır. Tamamen kapasitif bir devrede, kondansatördeki akım voltajı 90 o yönlendirir ve tamamen endüktif bir devrede akım voltajı 90o geride bırakır.

Bir AC devresindeki pasif bir bileşenden akım akışına direnç denir: direnç, bir direnç için R, kapasitif reaktans, bir kapasitör için XC ve endüktif reaktans, bir indüktör için XL. Direnç ve reaktans kombinasyonuna empedans denir.

Bir seri devrede, devre bileşenleri boyunca gerilimlerin fazör toplamı, besleme gerilimine, V S‘ye eşittir. Paralel bir devrede, her dalda ve dolayısıyla devre bileşenlerinin her birinde akan akımların fazör toplamı, besleme akımına, I S‘ye eşittir.

Hem paralel hem de seri bağlı RLC devreleri için, besleme akımı besleme gerilimi ile “aynı fazda” olduğunda devre rezonansı L = X C olarak meydana gelir. Bir Seri Rezonans Devresi, Alıcı Devresi olarak bilinir. Paralel Rezonans Devresi, Reddetme Devresi olarak bilinir.