09. Elementy obwodu elektrycznego

Wprowadzenie

Elementy obwodu elektrycznego to podstawowe składniki, z których buduje się układy elektryczne i elektroniczne. Dzielą się na elementy pasywne i aktywne, a także na elementy liniowe i nieliniowe.

Każdy z nich pełni określoną funkcję: przewodzenie, magazynowanie energii, wzmacnianie, przetwarzanie sygnałów itd.

Podstawowe elementy pasywne

1. Rezystor (opornik)

Symbol: `R`

Jednostka: om [Ω]

Zależność prąd-napięcie:

Funkcja: ogranicza przepływ prądu, rozprasza energię w postaci ciepła.

Własność: element liniowy, spełnia prawo Ohma.

2. Kondensator

Symbol: `C`

Jednostka: farad [F]

Zależność napięcie-ładunek:

Funkcja: magazynuje energię w polu elektrycznym.

Zależność prąd-napięcie:

Własność: element reaktywny, nieliniowy względem czasu.

3. Cewka (indukcyjność)

Symbol: `L`

Jednostka: henr [H]

Funkcja: magazynuje energię w polu magnetycznym.

Zależność napięcie-prąd:

Przeciwstawia się zmianom prądu.

Elementy aktywne

1. Źródło napięcia

Utrzymuje stałą różnicę potencjałów niezależnie od obciążenia.

Może być:

idealne (niezależne od prądu),

rzeczywiste (z oporem wewnętrznym).

2. Źródło prądu

Dostarcza stały prąd niezależnie od napięcia.

Symboliczny zapis: strzałka z okręgiem.

3. Dioda półprzewodnikowa

Przewodzi prąd tylko w jednym kierunku (w kierunku przewodzenia).

Symbol: trójkąt z kreską.

Nieliniowa charakterystyka napięciowo-prądowa.

4. Tranzystor (np. bipolar, MOSFET)

Element wzmacniający lub przełączający.

Sterowany napięciem lub prądem.

Istnieje wiele typów: NPN, PNP, MOSFET, IGBT itd.

Inne elementy elektroniczne

Element	Symbol	Funkcja
Fotorezystor (LDR)	zależny od światła	zmienia opór
Termistor	NTC/PTC	zmienia opór z temperaturą
Warystor	VDR	chroni przed przepięciami
Transformator	dwa uzwojenia	zmienia napięcie i izoluje
Przełącznik (switch)	-	steruje połączeniem obwodu
Przekaźnik	-	przełącza obwód elektrycznie
Bezpiecznik	-	zabezpiecza obwód przed przeciążeniem

Klasyfikacja elementów

Ze względu na liniowość

Liniowe: rezystor, idealna cewka, kondensator.

Nieliniowe: dioda, tranzystor, żarówka.

Ze względu na aktywność

Pasywne: nie generują energii — rezystory, kondensatory, cewki.

Aktywne: mogą wzmacniać sygnał lub dostarczać energię — źródła, tranzystory.

Podsumowanie

Obwody elektryczne składają się z różnych elementów, każdy z unikalnymi właściwościami.

Znajomość funkcji elementów jest podstawą projektowania i analizy układów.

Elementy dzielą się m.in. na: aktywne/pasywne, liniowe/nieliniowe, statyczne/dynamiczne.

Ich właściwości matematyczne są opisane przez zależności prąd-napięcie (równania różniczkowe, prawo Ohma).