Conţinut
Atunci când centralele electrice furnizează energie clădirilor și gospodăriilor, acestea le furnizează pe distanțe lungi sub formă de curent continuu (curent continuu). Dar, în general, aparatele și aparatele electronice se bazează pe curent alternativ (curent alternativ).
Conversia între cele două forme vă poate arăta cum rezistențele pentru formele de electricitate diferă unele de altele și cum sunt utilizate în aplicațiile practice. Puteți găsi ecuații DC și AC pentru a descrie diferențele de rezistență la curent continuu și curent continuu.
În timp ce curentul continuu curge într-o singură direcție într-un circuit electric, curentul din sursele de curent alternativ alternează între direcții înainte și invers la intervale regulate. Această modulare descrie modul în care AC se schimbă și ia forma unei unde sinusoidale.
Această diferență înseamnă, de asemenea, că puteți descrie puterea de curent alternativ cu o dimensiune de timp pe care o puteți transforma într-o dimensiune spațială pentru a vă arăta cum variază tensiunea pe diferite zone ale circuitului în sine. Folosind elementele circuitului de bază cu o sursă de curent alternativ, puteți descrie rezistența matematic.
Rezistență DC vs. AC
Pentru circuitele de curent alternativ, tratați sursa de energie folosind unda sinusoidală alături Legea lui Ohm, V = IR pentru tensiune V, actual eu și rezistență R, dar folosiți impedanță Z in loc de R.
Puteți determina rezistența unui circuit AC la fel cum o faceți pentru un circuit continuu: prin împărțirea tensiunii la curent. În cazul unui circuit AC, rezistența se numește impedanță și poate lua alte forme pentru diferitele elemente ale circuitului, cum ar fi rezistența inductivă și rezistența capacitivă, măsurarea rezistenței inductorilor și a condensatorilor. Inductorii produc câmpuri magnetice pentru stocarea energiei ca răspuns la curent, în timp ce condensatorii stochează încărcarea în circuite.
Puteți reprezenta curentul electric printr-o rezistență de curent alternativ I = Im x sin (ωt + θ) pentru valoarea maximă a curentului Sunt, ca diferență de fază θ, frecvența unghiulară a circuitului ω si timpul T. Diferența de fază este măsurarea unghiului undei sine sine care arată modul în care curentul este în afara fazei cu tensiunea. Dacă curentul și tensiunea sunt în fază unul cu altul, atunci unghiul de fază ar fi 0 °.
Frecvență este o funcție de câte ondule sinusoase au trecut peste un singur punct după o secundă. Frecvența unghiulară este această frecvență înmulțită cu 2π pentru a ține cont de natura radială a sursei de alimentare. Înmulțiți această ecuație pentru curent cu rezistența la obținerea tensiunii. Tensiunea are o formă similară Vm x păcat (ωt) pentru tensiunea maximă V. Aceasta înseamnă că puteți calcula impedanța de curent alternativ ca rezultat al divizării tensiunii la curent, care ar trebui să fie Vm păcat (ωt) / eum păcat (ωt + θ) .
Impedanța de curent alternativ cu alte elemente de circuit, cum ar fi inductorii și condensatoarele utilizează ecuațiile Z = √ (R2 + XL2), Z = √ (R2 + XC2) și Z = √ (R2 + (XL- XC)2 pentru rezistența inductivă XL, rezistență capacitivă XC pentru a găsi impedanța de curent alternativ Z. Aceasta vă permite să măsurați impedanța în inductoare și condensatoarele din circuitele de curent alternativ. Puteți utiliza, de asemenea, ecuațiile XL = 2πfL și XC = 1 / 2πfC pentru a compara aceste valori de rezistență cu inductanța L și capacitanță C pentru inductanță în Henries și capacitate pentru Farads.
Ecuații ale circuitului DC vs.
Deși ecuațiile circuitelor AC și DC iau forme diferite, ele depind de aceleași principii. Un tutorial de circuite de curent continuu vs. curent alternativ poate demonstra acest lucru. Circuitele cu curent continuu au frecvență zero deoarece, dacă ar fi să observați sursa de alimentare pentru un circuit continuu, nu ar arăta niciun fel de formă de undă sau unghi în care puteți măsura câte unde ar trece un anumit punct. Circuitele AC prezintă aceste unde cu creste, jgheaburi și amplitudini care vă permit să utilizați frecvența pentru a le descrie.
O comparație de ecuații DC vs. circuit poate arăta expresii diferite pentru tensiune, curent și rezistență, dar teoriile care stau la baza acestor ecuații sunt aceleași. Diferențele de ecuații ale circuitului DC față de circuitul alternativ apar din natura elementelor circuitului.
Folosești legea Ohms V = IR în ambele cazuri, și rezumați curentul, tensiunea și rezistența pe diferite tipuri de circuite în același mod atât pentru circuitele de curent continuu, cât și de curent alternativ. Aceasta înseamnă însumarea scăderilor de tensiune în jurul unei bucle închise egale cu zero și calcularea curentului care intră în fiecare nod sau punct de pe un circuit electric ca fiind egală cu curentul care pleacă, dar, pentru circuitele de curent alternativ, utilizați vectori.
DC vs. AC Circuite Tutoriale
Dacă ai avea un circuit RLC paralel, adică un circuit de curent alternativ cu rezistență, inductor (L) și condensator aranjat în paralel unul cu altul și în paralel cu sursa de energie, ai calcula curentul, tensiunea și rezistența (sau, în acest caz, impedanță) la fel cum ați face pentru un circuit continuu.
Curentul total de la sursa de alimentare ar trebui să fie egal cu vector suma curentului care curge prin fiecare dintre cele trei ramuri. Suma vectorială înseamnă pătratul valorii fiecărui curent și însumarea acestora pentru a obține euS2 = EuR2 + (IL - EuC)2 pentru curentul de aprovizionare euS, curent de rezistență euR, curent inductor euL și curent condensator euC. Acest lucru contrastează cu versiunea circuitului DC a situației care ar fi euS = EuR + EuL + EuC.
Deoarece căderi de tensiune pe ramuri rămân constante în circuite paralele, putem calcula tensiunile pe fiecare ramură în circuitul RLC paralel ca R = V / IR, XL = V / IL și XC = V / IC. Aceasta înseamnă că puteți însuma aceste valori utilizând una dintre ecuațiile originale Z = √ (R2 + (XL- XC)2 a obține 1 / Z = √ (1 / R)2 + (1 / XL - 1 / XC)2. Această valoare 1 / Z se mai numește admitere pentru un circuit AC. În schimb, scăderea tensiunii pe ramuri pentru circuitul corespunzător cu o sursă de curent continuu ar fi egală cu sursa de tensiune a sursei de alimentare V.
Pentru un circuit RLC în serie, un circuit AC cu rezistor, inductor și condensator dispuse în serie, puteți utiliza aceleași metode. Puteți calcula tensiunea, curentul și rezistența folosind aceleași principii de setare a curentului de intrare și de ieșire a nodurilor și a punctelor egale unul cu celălalt, în timp ce se însumează căderi de tensiune pe bucle închise la egal cu zero.
Curentul prin circuit ar fi egal între toate elementele și dat de curent pentru o sursă de curent alternativ I = Im x păcat (ωt). Pe de altă parte, tensiunea poate fi însumată în jurul buclei Vs - VR - VL - VC = 0 pentru VR pentru tensiunea de alimentare VS, tensiune de rezistență VR, tensiunea inductorului VL și tensiunea condensatorului VC.
Pentru circuitul DC corespunzător, curentul ar fi pur și simplu V / R așa cum este dat de Legea lui Ohms, iar tensiunea ar fi și ea Vs - VR - VL - VC = 0 pentru fiecare componentă din serie. Diferența dintre scenariile de curent continuu și AC este că, în timp, pentru DC puteți măsura tensiunea de rezistență ca IR, tensiunea inductorului ca LDI / dt și tensiunea condensatorului ca QC (contra cost C și capacitanță Q), tensiunile pentru un circuit AC ar fi VR = IR, VL = IXLsin (ωt + 90_ °) și VC = _IXCpăcat (ωt - 90°). Acest lucru arată cum circuitele AC RLC au un inductor înaintea sursei de tensiune cu 90 ° și condensator în spate cu 90 °.