Садржај
Кад електране испоручују струју зградама и домаћинствима, оне их преносе на велике удаљености у облику истосмјерне струје (ДЦ). Али кућански апарати и електроника углавном се ослањају на наизменичну струју (АЦ).
Претварање између два облика може вам показати како се отпори облика електричне енергије међусобно разликују и како се користе у практичним примјенама. Можете смислити једносмерне и једносмерне вредности да бисте описали разлике у једносмерном и једносмерном отпору.
Док једносмерна струја тече у једном смјеру у електричном кругу, струја из измјеничних извора измјењује се у правилним интервалима између смјера за кретање према напријед и назад. Ова модулација описује како се АЦ мења и поприма облик синусног таласа.
Ова разлика такође значи да можете да опишете напајање наизменичном струјом димензијом времена коју можете трансформисати у просторну димензију како бисте показали како напон варира у различитим областима самог круга. Користећи основне елементе склопа са извором напајања наизменичном струјом, можете математички описати отпор.
ДЦ против АЦ отпорности
За АЦ кругове, третирајте извор напајања помоћу синусног таласа Охмс Лав, В = ИР за напон В, Тренутни Ја и отпор Р, али користи отпор З уместо Р.
Отпор измјеничног круга можете одредити на исти начин као и за истосмјерни круг: дијељењем напона на струју. У случају измјеничног круга, отпор се назива импеданција и може попримити друге облике за различите елементе круга, као што су индуктивни отпор и капацитивни отпор, мјерни отпор индуктора и кондензатора. Индуктори производе магнетна поља за складиштење енергије као реакције на струју, док кондензатори у круговима складиште набој.
Можете да представите електричну струју преко АЦ напона И = јам к син (ωт + θ) за максималну вредност струје Им, као фазна разлика θ, угаона фреквенција круга ω и време т. Фазна разлика је мерење самог угла синусног таласа који показује колико је струја изван фазе са напоном. Ако су струја и напон међусобно у фази, тада би фазни угао био 0 °.
Фреквенција је функција колико је синусних таласа прошло током једне тачке након једне секунде. Угаона фреквенција је ова фреквенција помножена са 2π како би се узела у обзир радијална природа извора напајања. Помножите ову једнаџбу са струјом отпора да би се добио напон. Напон поприма сличан облик Вм к грех (ωт) за максимални напон В. То значи да можете израчунати променљиву импедансу као резултат дељења напона на струју, која би требало да буде Вм грех (ωт) / Јам грех (ωт + θ) .
Наизменична импеданција са другим елементима круга као што су индуктори и кондензатори, користи једначине З = √ (Р2 + КсЛ2), З = √ (Р2 + КсЦ2) и З = √ (Р2 + (КсЛ- ИКСЦ)2 за индуктивни отпор ИксЛ, капацитивни отпор ИксЦ да нађете измјеничну импедансу З. Ово вам омогућава да измерите импедансу на индукторима и кондензаторима у АЦ круговима. Такође можете да користите једначине ИксЛ = 2πфЛ и ИксЦ = 1 / 2πфЦ да упоредимо ове вредности отпора са индуктивношћу Л и капацитивност Ц за индуктивност у Хенриесу и за капацитивност у Фарадсу.
Једнаџбе једносмерних и једносмерних струја
Иако једнаџбе за једносмерне и једносмерне струјне кругове имају различите облике, обоје зависе од истих принципа. Водич за једносмерне и једносмерне струјне кругове то може показати. Једносмерни кругови имају нулту фреквенцију јер, ако бисте посматрали извор напајања за једносмерни круг, не би показали било какав таласни облик или угао под којим можете да измерите колико таласа ће проћи задату тачку. Наизменични кругови показују ове таласе гребенима, коритима и амплитудама који вам омогућавају да користите фреквенцију да бисте их описали.
Упоређивање једнаџби једносмерних напона и кола може показати различите изразе за напон, струју и отпор, али основне теорије које управљају овим једначинама су исте. Разлике једносмерних и једносмерних струјних кругова потичу од природе самих елемената кола.
Користите Охмов закон В = ИР у оба случаја, и збрајате струју, напон и отпор у различитим типовима кола на исти начин и за једносмерне и за измјеничне струје. То значи да збројите пад напона око затворене петље једнаке нули и израчунате струју која улази у сваки чвор или тачку на електричном кругу једнаку струји која напушта, али за наизменичне струје користите векторе.
Водич за ДЦ и АЦ кругове
Ако сте имали паралелни РЛЦ круг, то јест наизменични круг са отпорником, индуктором (Л) и кондензатором распоређеним паралелно један са другим и паралелно са извором напајања, израчунали бисте струју, напон и отпор (или, у овај случај, импеданција) на исти начин као и за истосмјерни круг.
Укупна струја из извора напајања треба да буде једнака вектор сума струје која тече кроз сваку од три гране. Векторска сума значи поређење вредности сваке струје и њихово збрајање да бисте добили ЈаС2 = ЈаР2 + (ЈаЛ - ЈаЦ)2 за напајање струјом ЈаС, отпорничка струја ЈаР, индуктивна струја ЈаЛ и кондензаторска струја ЈаЦ. Ово је у супротности са верзијом истосмјерног круга која би била ЈаС = ЈаР + ЈаЛ + ЈаЦ.
Будући да пад напона преко грана остаје константан у паралелним круговима, можемо израчунати напоне преко сваке гране у паралелном РЛЦ кругу као Р = В / ИР, ИксЛ = В / ИЛ и ИксЦ = В / ИЦ. То значи да ове вредности можете сумирати користећи једну од оригиналних једначина З = √ (Р2 + (КсЛ- ИКСЦ)2 да добијем 1 / З = √ (1 / Р)2 + (1 / Кс)Л - 1 / КсЦ)2. Ова вредност 1 / З назива се и пријем за измјенични круг. Супротно томе, пад напона преко грана за одговарајући круг са једносмерним извором напајања био би једнак извору напона напајања В.
За серијски РЛЦ круг, АЦ круг са отпорником, индуктором и кондензатором распоређеним у низу, можете користити исте методе. Напон, струју и отпор можете израчунати користећи исте принципе подешавања струје улаза и напуштања чворова и тачака једнаких један другом, истовремено збрајајући пад напона кроз затворене петље једнаке нули.
Струја кроз струјни круг била би једнака у свим елементима и дата је струјом за извор наизменичне струје И = јам к грех (ωт). С друге стране, напон се може сабрати око петље као Вс - ВР - ВЛ - ВЦ = 0 за ВР за напон напајања ВСнапон отпорника ВР, напон индуктора ВЛ и напон кондензатора ВЦ.
За одговарајући истосмјерни круг струја би једноставно била В / Р као што је дао Охмс закон, и напон би такође био Вс - ВР - ВЛ - ВЦ = 0 за сваку компоненту у низу. Разлика између истосмјерног и измјеничног сценарија је у томе што за ДЦ можете мјерити напон отпорника као ИР, напон индуктора као ЛдИ / дт и напон кондензатора као КЦ (уз наплату Ц и капацитивност К), напони за АЦ круг би били ВР = ИР, ВЛ = ИКСЛсин (ωт + 90_ °) и ВЦ = _ИКСЦгрех (ωт - 90°). Ово показује како АЦ РЛЦ склопови имају индуктор испред извора напона за 90 ° и кондензатор за 90 °.