Зміст
- Постійний струм проти змінного струму
- Рівняння постійного струму проти змінного струму
- Підручник постійного струму проти змінного струму
Коли електростанції постачають електроенергію для будинків та домогосподарств, вони передають їх на великі відстані у вигляді постійного струму (постійного струму). Але побутова техніка та електроніка в цілому покладаються на змінний струм (змінного струму).
Перетворення між двома формами може показати вам, як опори для форм електрики відрізняються одна від одної та як вони використовуються в практичних програмах. Ви можете придумати рівняння постійного та змінного струму, щоб описати різницю опору постійного та змінного струму.
У той час, як живлення постійного струму в електричному ланцюзі тече в одному напрямку, струм від джерел живлення змінного струму регулярно чергується між напрямками вперед та назад. Ця модуляція описує зміну змінного струму та набуває форми синусоїди.
Ця різниця також означає, що ви можете описати живлення змінного струму з виміром часу, який можна перетворити на просторовий вимір, щоб показати вам, як напруга змінюється в різних областях самої схеми. Використовуючи основні елементи схеми з джерелом живлення змінного струму, ви можете описати опір математично.
Постійний струм проти змінного струму
Для ланцюгів змінного струму обробіть джерело живлення, використовуючи синусоїду поруч Закон Ома, V = ІЧ для напруги V, струм Я і опір R, але використовувати опір Z замість Р.
Ви можете визначити опір ланцюга змінного струму так само, як і для ланцюга постійного струму: діленням напруги на струм. У випадку ланцюга змінного струму опір називається опором і може приймати інші форми для різних елементів ланцюга, таких як індуктивний опір та ємнісний опір, вимірювальний опір індукторів та конденсаторів відповідно. Індуктори виробляють магнітні поля для зберігання енергії у відповідь на струм, тоді як конденсатори зберігають заряд в ланцюгах.
Ви можете представляти електричний струм через опір змінного струму I = ям x sin (ωt + θ) для максимального значення струму Ім, як різниця фаз θ, кутова частота ланцюга ω і час т. Різниця фаз - це вимірювання кута самої синусоїди, що показує, як струм виходить з фази з напругою. Якщо струм і напруга знаходяться у фазі один з одним, то кут фази буде дорівнює 0 °.
Частота є функцією того, скільки синусоїд пройшло за одну точку за одну секунду. Кутова частота - це частота, помножена на 2π для врахування радіальної природи джерела живлення. Помножте це рівняння на струм на опір для отримання напруги. Напруга приймає аналогічну форму Vм x гріх (ωt) для максимальної напруги V. Це означає, що ви можете розрахувати імпеданс змінного струму як результат ділення напруги на струм, який повинен бути Vм гріх (ωt) / Ям гріх (ωt + θ) .
Імпеданс змінного струму з іншими елементами ланцюга, такими як індуктори та конденсатори, використовують рівняння Z = √ (R2 + XL2), Z = √ (R2 + XС2) і Z = √ (R2 + (XL- XС)2 для індуктивного опору ХL, ємнісний опір ХС знайти імпеданс змінного струму Z. Це дозволяє вимірювати опір індукторів та конденсаторів в ланцюгах змінного струму. Ви також можете використовувати рівняння ХL = 2πfL і ХС = 1 / 2πfC порівняти ці значення опору з індуктивністю L і ємність С для індуктивності в Генрісі та ємності у Фарада.
Рівняння постійного струму проти змінного струму
Хоча рівняння для ланцюгів змінного та постійного струму мають різну форму, вони обоє залежать від одних і тих же принципів. Це може продемонструвати підручник з ланцюгами постійного та змінного струму. Схеми постійного струму мають нульову частоту, оскільки, якби ви спостерігали за джерелом живлення для ланцюга постійного струму, не було б показано жодної форми хвилі чи кута, під яким ви можете виміряти, скільки хвиль пройде дана точка. Схеми змінного струму показують ці хвилі гребенами, жолобами та амплітудами, які дозволяють використовувати частоту для їх опису.
Порівняння рівнянь постійного та постійного струму може показувати різні вирази напруги, струму та опору, але основні теорії, які керують цими рівняннями, однакові. Відмінності рівнянь постійного струму проти змінного струму виникають за характером самих елементів ланцюга.
Ви використовуєте закон Ома V = ІЧ в обох випадках ви підсумовуєте струм, напругу та опір у різних типах ланцюгів однаково і для ланцюгів постійного і змінного струму. Це означає підсумовувати перепади напруги навколо замкнутого контуру, що дорівнює нулю, і обчислювати струм, що надходить у кожен вузол або точку електричного кола, рівний струму, який виходить, але для ланцюгів змінного струму ви використовуєте вектори.
Підручник постійного струму проти змінного струму
Якби у вас був паралельний ланцюг RLC, тобто ланцюг змінного струму з резистором, індуктором (L) та конденсатором, розташованими паралельно один одному та паралельно з джерелом живлення, ви б обчислили струм, напругу та опір (або, у цей випадок, імпеданс) так само, як і для ланцюга постійного струму.
Загальний струм від джерела живлення повинен дорівнювати вектор сума струму, що протікає через кожну з трьох гілок. Векторна сума означає відбити значення кожного струму і підсумувати їх для отримання ЯS2 = ЯR2 + (ЯL - ЯС)2 для живлення струму ЯS, струм резистора ЯR, струм індуктора ЯL і конденсаторний струм ЯС. Це суперечить версії постійної ланцюга ситуації, яка була б ЯS = ЯR + ЯL + ЯС.
Оскільки падіння напруги на гілках залишається постійним у паралельних контурах, ми можемо обчислити напруги на кожній гілці паралельного кола RLC як R = V / IR, ХL = V / IL і ХС = V / IС. Це означає, що ви можете підсумувати ці значення, використовуючи одне з вихідних рівнянь Z = √ (R2 + (XL- XС)2 отримати 1 / Z = √ (1 / R)2 + (1 / XL - 1 / XС)2. Це значення 1 / З також називається допуском до ланцюга змінного струму. На відміну від цього, падіння напруги через гілки для відповідного ланцюга з джерелом живлення постійного струму було б дорівнює джерелу напруги джерела живлення V.
Для послідовної схеми RLC, ланцюга змінного струму з резистором, індуктором і конденсатором, розташованими послідовно, можна використовувати ті самі методи. Ви можете обчислити напругу, струм і опір, використовуючи ті самі принципи встановлення току, що входять і залишають вузли і точки, рівними один одному, підсумовуючи перепади напруги в замкнених петлях, рівних нулю.
Струм по ланцюгу був би рівним для всіх елементів і заданий струмом для джерела змінного струму I = ям x гріх (ωt). Напруга, з іншого боку, може бути підсумоване навколо циклу як Vс - VR - VL - VС = 0 для VR для напруги живлення VS, напруга резистора VR, напруга індуктора VL і напруга конденсатора VС.
Для відповідного ланцюга постійного струму струм був би просто V / R згідно із Законом Ома, і напруга також була б Vс - VR - VL - VС = 0 для кожного компонента в серії. Різниця між сценаріями постійного та змінного струму полягає в тому, що поки для постійного струму ви можете вимірювати напругу резистора як ІЧ, напруга індуктора як LdI / дт і напруга конденсатора як КК (за плату С і ємність Q), напруги для змінного струму були б VR = ІЧ, VL = IXLsin (ωt + 90_ °) і VC = _IXСгріх (ωt - 90°). Це показує, як ланцюги змінного струму RLC мають індуктор попереду джерела напруги на 90 °, а конденсатор позаду на 90 °.