Passive Elemente sind die grundlegenden Teile elektronischer Schaltungen, die keinen Strom erzeugen. Wo finden wir sie und wozu dienen sie?
Was sind passive Elemente?
Passive Elemente, auch bekannt als latente Elemente, sind die grundlegenden Elemente in jeder elektronischen Schaltung. Sie werden zur Lagerung, Übertragung oder Ableitung von Energie verwendet. Wie der Name schon sagt, sind sie nicht in der Lage, Energie zu erzeugen oder zu verstärken, und von ihrer Konstruktion her sind nur elektrische Energieverluste vorgesehen. Wichtig ist jedoch, dass sie in der Lage sind, Energie zu verbrauchen. Passive Bauelemente spielen eine Schlüsselrolle bei der Regulierung elektronischer Signale.
Sie werden verwendet, um den Stromfluss in einem Stromkreis zu unterbrechen (Sicherungen), zur Stabilisierung der Frequenz von elektronischen Oszillatoren (Resonatoren), zur Einstellung der Spannung in einem Stromkreis (Widerstände), die als einstellbare Spannungsteiler fungieren (Potentiometer) oder Signalfilterungselemente (Drosseln/Drosseln).
Wie man sieht, werden passive Bauteile in der Elektronik auf vielfältige Weise eingesetzt. Diese Arten von Bauteilen sind das Gegenteil von aktiven elektronischen Bauteilen, die die Spannungsintensität in einer bestimmten elektronischen Schaltung verstärken und als Energiewandler in elektromotorische Kraft dienen.
Beispiele für passive Elemente
Passive Bauelemente werden in der Regel für verschiedene Schaltungen in elektrischen und elektronischen Geräten verwendet. Wie bereits erwähnt, erfüllen sie eine Vielzahl von Funktionen. Welche Beispiele für passive Elemente können wir hervorheben?
Spulen
Spulen sind passive induktive Elemente, die das elektrische Signal nicht beeinflussen. Dies ist das grundlegende passive Element in der Elektronik und besteht aus einem spiralförmig gewickelten Draht (Wicklung). Spulen werden verwendet, um Geräusche zu filtern oder um Elektromagnete in Bewegung zu setzen. Mit stromgespeisten Spulen hingegen kann ein Magnetfeld erzeugt oder ausgeglichen werden. Es gibt sie auch in Form von Induktivitäten, die den Stromfluss in einem Stromkreis beeinflussen, oder als Drosseln. Die Spulen können in Reihe oder parallel geschaltet werden.
Drosseln
Drosseln sind Induktionsspulen, die vor plötzlichen Stromschwankungen schützen. Drosseln verbrauchen von ihrer Konstruktion her keine Wirkleistung, d. h. sie sind passive Elemente. Die meisten der auf dem Markt erhältlichen Modelle sind jedoch auf einem sehr niedrigen Niveau verlustbringend. Die Drosseln enthalten ferromagnetische Kerne, die aus Materialien mit hoher magnetischer Permeabilität bestehen. Normalerweise arbeiten Drosseln mit Kondensatoren. Bei dieser Lösung kann ein Tiefpassfilter oder ein Signalverarbeitungselement eingesetzt werden.
Sicherungen
Sicherungen sind kleine Bauteile, die dazu dienen, ein bestimmtes Gerät vor einem bestimmten Gefahrenfaktor zu schützen. Eine Sicherung ist ein passives Element, das in der Regel dazu dient, einen Stromkreis zu unterbrechen, wenn eine Überlast festgestellt und der sichere Wert überschritten wird.
Man kann zwischen zwei Arten von passiven Sicherungen unterscheiden, die in der Elektronik- und Elektroindustrie verwendet werden. Diese sind:
- Schmelzsicherungen – im Inneren dieses Bauteils befindet sich ein elektrischer Leiter, der sich durch den Stromfluss auf eine bestimmte Temperatur erhitzt. Übersteigt die Temperatur des Schmelzleiters einen bestimmten Wert, so ändert der Schmelzleiter seinen Aggregatzustand und unterbricht den Stromkreis. Eine Sicherung besteht aus einem Träger, einem Deckel, einem Sicherungseinsatz, einem Sicherungssockel und einem Kalibriereinsatz. Sie ist der häufigste Sicherungstyp und findet sich in Hausinstallationen, Alltagsgeräten und im Automobilbereich;
- Gasschmelzsicherungen – ihre Funktionsweise ähnelt der einer Schmelzsicherung, aber der elektrische Leiter ist in einem Glas- oder Metallrohr eingeschlossen, das Gas enthält. Wird eine Überlastung festgestellt, schmilzt das Flussmittel und das Gas wird unter Druck ausgeblasen, wodurch der Lichtbogen gelöscht werden kann. Eine solche Sicherung wird üblicherweise in Hoch- und Mittelspannungsnetzen verwendet.
Resonatoren
Resonatoren sind passive Elemente, die dazu dienen, Schwingungen aufrechtzuerhalten oder zu erzeugen (eine zeitlich festgelegte Änderung eines bestimmten Werts im Verhältnis zu einer anderen Variablen). Solche passiven Bauteile werden häufig in der Elektronik-, Elektro- und Telekommunikationsindustrie verwendet. Sie werden in der Regel eingesetzt, um die Frequenz eines Signals zu stabilisieren, die Frequenz zu filtern oder ein Signal mit einer bestimmten Frequenz zu erzeugen. Elektrische Resonatoren nutzen die Oszillation von Strom und Spannung in einem elektrischen Stromkreis. Man kann auch zwischen mechanischen, akustischen und optischen Resonatoren unterscheiden, die jedoch nicht im elektrischen oder elektronischen Bereich eingesetzt werden.
Widerstände
Widerstände, auch bekannt als Resistoren, sind eine weitere Art von passiven Bauteilen, mit denen wir täglich in Kontakt kommen. Widerstände werden verwendet, umden in einem Stromkreis fließenden Strom zu begrenzen, indem die Spannung durch die Umwandlung in Wärmeenergie gesenkt wird. Die Widerstände bieten dem Stromfluss einen Widerstand, der von den spezifischen Eigenschaften des jeweiligen Modells abhängt. Die Höhe des Widerstands wird durch das verwendete Material, die Länge der Widerstände und ihren Querschnitt beeinflusst. Widerstände verbrauchen nur die Energie, die zur Erzeugung von Wärme zur Begrenzung der Spannung erforderlich ist. Widerstände werden durch verschiedene Parameter beschrieben, wie z. B.:
- Nennleistung – bestimmt die Leistung, mit der der Widerstand über einen längeren Zeitraum betrieben werden kann, ohne dass seine Eigenschaften beeinträchtigt werden;
- Nennwiderstand – dies ist der Widerstandswert, bei dem der Widerstand am besten funktioniert;
- Toleranz – dieser Parameter beschreibt, bei welchen Abweichungen von den Spannungsnormen der Widerstand korrekt arbeitet;
- Grenzspannung – bestimmt die maximale Spannung, die der Widerstand aushalten kann;
- Temperaturwiderstandskoeffizient – dieser Parameter bestimmt die Widerstandskoeffizienten und deren Auswirkung auf die Temperaturschwankungen des Widerstands.
Potentiometer
Potentiometer werden in der Audioindustrie häufig verwendet. Mit ihnen regeln wir die Lautstärke am Radioempfänger, an der Stereoanlage oder am Plattenspieler oder stellen die Frequenz der Radiowellen ein. Sie können die Form eines Drehknopfes oder eines Schiebereglers haben. Potentiometer haben die Form eines unabhängigen Elements, das ein einstellbarer Spannungsteiler ist und die Möglichkeit bietet, ein Verhältnis zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung herzustellen. Durch Drehen des Knopfes oder Bewegen des Schiebereglers wird der Widerstand verändert, was eine äußerst präzise Einstellung des Signalpegels ermöglicht. Potentiometer sind viel genauer als Tasten.
