Съдържание
- DC срещу променлив ток
- DC уравнения по верига на променлив ток
- Ръководство за постоянен ток срещу променлив ток
Когато електроцентралите доставят енергия за сгради и домакинства, те ги пренасят на дълги разстояния под формата на постоянен ток (DC). Но домакинските уреди и електроника обикновено разчитат на променлив ток (променлив ток).
Преобразуването между двете форми може да ви покаже как съпротивленията за формите на електричество се различават една от друга и как се използват в практически приложения. Можете да създадете DC и AC уравнения, за да опишете разликите в DC и AC съпротивлението.
Докато постояннотоковият ток протича в една посока в електрическа верига, токът от източници на променлив ток се редува между посоките напред и назад през равни интервали. Тази модулация описва как AC се променя и приема формата на синусоида.
Тази разлика също означава, че можете да опишете променливотоковото захранване с измерение на времето, което можете да трансформирате в пространствено измерение, за да ви покажем как напрежението варира в различни области на самата верига. Използвайки основните елементи на веригата с източник на променлив ток, можете да опишете съпротивлението математически.
DC срещу променлив ток
За променливотокови вериги третирайте източника на захранване, като използвате синусоида Омски закон, V = IR за напрежение V, текущ аз и съпротива R, но използвайте импеданс Z вместо Р.
Можете да определите съпротивлението на променливотоковата верига по същия начин, както при постояннотокова верига: чрез разделяне на напрежението на ток. В случай на променлива верига, съпротивлението се нарича импеданс и може да приеме други форми за различните елементи на веригата, като индуктивно съпротивление и капацитивно съпротивление, измервателно съпротивление на индуктори и кондензатори, съответно. Индукторите произвеждат магнитни полета, за да съхраняват енергия в отговор на тока, докато кондензаторите съхраняват заряд в вериги.
Можете да представите електрическия ток през променливотоковото съпротивление I = Im x sin (ωt + θ) за максимална стойност на тока Аз съм, като фазова разлика θ, ъглова честота на веригата ω и време т, Фазовата разлика е измерването на ъгъла на самата синусова вълна, което показва как токът е извън фаза с напрежение. Ако токът и напрежението са във фаза един с друг, тогава ъгълът на фазата ще бъде 0 °.
Честота е функция на колко синусоиди са преминали през една точка след една секунда. Ъгловата честота е тази честота, умножена по 2π, за да се отчете радиалният характер на източника на енергия. Умножете това уравнение за ток чрез съпротивление за получаване на напрежение. Напрежението приема подобна форма Vm x грях (ωt) за максималното напрежение V. Това означава, че можете да изчислите променлив импеданс като резултат от разделяне на напрежение по ток, което трябва да е Vm грях (ωt) / азm грях (ωt + θ) .
Импеданс на променлив ток с други елементи на веригата, такива индуктори и кондензатори, използват уравненията Z = √ (R2 + XL2), Z = √ (R2 + X° С2) и Z = √ (R2 + (XL- Х° С)2 за индуктивното съпротивление хL, капацитивно съпротивление х° С за да намерите променлив импеданс Z. Това ви позволява да измервате импеданса в индукторите и кондензаторите в променливотокови вериги. Можете също да използвате уравненията хL = 2πfL и х° С = 1 / 2πfC за сравняване на тези стойности на съпротивлението с индуктивността L и капацитет ° С за индуктивност в Хенрис и капацитет във Фарад.
DC уравнения по верига на променлив ток
Въпреки че уравненията за променливотокови и постоянни вериги приемат различни форми, и двете зависят от едни и същи принципи. Ръководството за вериги с постоянен ток срещу променлив ток може да демонстрира това. Постоянните вериги имат нулева честота, тъй като, ако наблюдавате източника на захранване за постоянна верига, няма да се появи някакъв вид вълна или ъгъл, при който можете да измерите колко вълни ще преминат дадена точка. AC вериги показват тези вълни с гребени, корита и амплитуди, които ви позволяват да използвате честотата, за да ги опишете.
Сравнението на уравнения с постоянен ток и верига може да показва различни изрази за напрежение, ток и съпротивление, но основните теории, които управляват тези уравнения, са същите. Разликите в уравненията на постоянен ток срещу променлив ток се дължат на естеството на самите елементи на веригата.
Използвате Омския закон V = IR и в двата случая и обобщавате ток, напрежение и съпротивление в различните видове вериги по един и същи начин както за постояннотокови, така и за променливотокови вериги. Това означава да сумирате паданията на напрежението около затворен контур като равно на нула и да изчислявате тока, който влиза във всеки възел или точка на електрическа верига, равен на тока, който оставя, но за променливотокови вериги използвате вектори.
Ръководство за постоянен ток срещу променлив ток
Ако имате паралелна RLC верига, тоест верига на променлив ток с резистор, индуктор (L) и кондензатор, подредени паралелно един с друг и паралелно с източника на захранване, бихте изчислили ток, напрежение и съпротивление (или, в този случай, импеданс) по същия начин, както бихте направили за постоянен ток.
Общият ток от източника на енергия трябва да е равен на вектор сума от тока, протичащ през всеки от трите клона. Сумата на вектора означава да се класират стойностите на всеки ток и да се сумират, за да се получи азС2 = АзR2 + (АзL - Аз° С)2 за захранващ ток азС, ток на резистора азR, ток на индуктора азL и кондензатор ток аз° С, Това противопоставя версията на веригата с постоянен ток на ситуацията, която би била азС = АзR + АзL + Аз° С.
Тъй като паданията на напрежение през клоните остават постоянни в паралелни вериги, можем да изчислим напреженията на всеки клон в паралелната верига RLC като R = V / IR, хL = V / IL и х° С = V / I° С, Това означава, че можете да сумирате тези стойности, като използвате едно от оригиналните уравнения Z = √ (R2 + (XL- Х° С)2 да се получи 1 / Z = √ (1 / R)2 + (1 / XL - 1 / X° С)2. Тази стойност 1 / Z се нарича също прием за променлив ток. За разлика от това, падането на напрежението през клоните за съответната верига с източник на постоянен ток би било равно на източника на напрежение на захранването V.
За серия RLC верига, променлива верига с резистор, индуктор и кондензатор, подредени последователно, можете да използвате същите методи. Можете да изчислите напрежението, тока и съпротивлението, като използвате едни и същи принципи за настройка на ток за влизане и напускане на възли и точки, равни като една на друга, като същевременно сумирате спада на напрежението в затворени контури, равни на нула.
Токът през веригата ще бъде равен на всички елементи и даден от тока за източник на променлив ток I = Im x грях (ωt), Напрежението, от друга страна, може да се сумира около контура като Vс - VR - VL - V° С = 0 за VR за захранващо напрежение VС, напрежение на резистора VR, напрежение на индуктора VL и кондензатор напрежение V° С.
За съответната постоянна верига токът просто би бил V / R както е дадено от закона на Омс, и напрежението също би било Vс - VR - VL - V° С = 0 за всеки компонент в серия. Разликата между сценариите за постоянен и променлив ток е, че докато за DC можете да измерите напрежението на резистора като IR, напрежение на индуктора като LDI / DT и кондензатор напрежение като QC (срещу заплащане ° С и капацитет Q), напреженията за променлив ток биха били VR = IR, VL = IXLsin (ωt + 90_ °) и VC = _IX° Сгрях (ωt - 90°). Това показва как AC RLC вериги имат индуктор пред източника на напрежение с 90 ° и кондензатор зад 90 °.