Cuando las plantas de energía suministran energía a edificios y hogares, la envían a largas distancias en forma de corriente continua (CC). Pero los electrodomésticos y la electrónica generalmente dependen de la corriente alterna (CA).
La conversión entre las dos formas puede mostrarle cómo las resistencias para las formas de electricidad difieren entre sí y cómo se utilizan en aplicaciones prácticas. Puede idear ecuaciones de CC y CA para describir las diferencias en la resistencia de CC y CA.
Mientras que la energía de CC fluye en una sola dirección en un circuito eléctrico, la corriente de las fuentes de energía de CA alterna entre las direcciones de avance y retroceso a intervalos regulares. Esta modulación describe cómo cambia AC y toma la forma de una onda sinusoidal.
Esta diferencia también significa que puede describir la alimentación de CA con una dimensión de tiempo que puede transformarse en una dimensión espacial para mostrarle cómo varía el voltaje en diferentes áreas del circuito en sí. Usando los elementos del circuito básico con una fuente de alimentación de CA, puede describir la resistencia matemáticamente.
DC vs. Resistencia AC
Para circuitos de CA, trate la fuente de poder usando la onda sinusoidal juntoLey de Ohm,
V = IR
para voltajeV, ActualIy resistenciaR, pero usaimpedancia Zen vez deR.
Puede determinar la resistencia de un circuito de CA de la misma manera que lo hace para un circuito de CC: dividiendo el voltaje por la corriente. En el caso de un circuito de CA, la resistencia se llama impedancia y puede tomar otras formas para los diversos elementos del circuito. tales como resistencia inductiva y resistencia capacitiva, midiendo la resistencia de inductores y condensadores, respectivamente. Los inductores producen campos magnéticos para almacenar energía en respuesta a la corriente, mientras que los condensadores almacenan carga en circuitos.
Puede representar la corriente eléctrica a través de una resistencia de CA
Yo = yo_m \ sin {(\ omega t + \ theta)}
para valor máximo de corrienteSoy, como la diferencia de faseθ, frecuencia angular del circuitoωy tiempot. La diferencia de fase es la medida del ángulo de la propia onda sinusoidal que muestra cómo la corriente está desfasada con el voltaje. Si la corriente y el voltaje están en fase entre sí, entonces el ángulo de fase sería 0 °.
Frecuenciaes una función de cuántas ondas sinusoidales han pasado sobre un solo punto después de un segundo. La frecuencia angular es esta frecuencia multiplicada por 2π para tener en cuenta la naturaleza radial de la fuente de energía. Multiplique esta ecuación de corriente por resistencia para obtener voltaje. El voltaje toma una forma similar
V = V_m \ sin {(\ omega t)}
para la tensión máxima V. Esto significa que puede calcular la impedancia de CA como resultado de dividir el voltaje por la corriente, que debe ser
\ frac {V_m \ sin {(\ omega t)}} {I_m \ sin {(\ omega t + \ theta)}}
La impedancia de CA con otros elementos del circuito, como inductores y condensadores, utiliza las ecuaciones.
Z = \ sqrt {R ^ 2 + X_L ^ 2} \\ Z = \ sqrt {R ^ 2 + X_C ^ 2} \\ Z = \ sqrt {R ^ 2 + (X_L-X_C) ^ 2}
para la resistencia inductivaXL, resistencia capacitivaXC para encontrar la impedancia de CA Z. Esto le permite medir la impedancia a través de los inductores y condensadores en circuitos de CA. También puedes usar las ecuacionesXL = 2πfLyXC = 1 / 2πfCpara comparar estos valores de resistencia con la inductanciaLy capacitanciaCpara inductancia en Henries y capacitancia en Faradios.
DC vs. Ecuaciones del circuito de CA
Aunque las ecuaciones para circuitos de CA y CC adoptan formas diferentes, ambas dependen de los mismos principios. Un DC vs. El tutorial de circuitos de CA puede demostrar esto. Los circuitos de CC tienen frecuencia cero porque, si observara la fuente de alimentación de un circuito de CC, no mostrar ningún tipo de forma de onda o ángulo en el que pueda medir cuántas ondas pasarían por un punto determinado. Los circuitos de CA muestran estas ondas con crestas, valles y amplitudes que le permiten usar la frecuencia para describirlas.
Un DC vs. La comparación de ecuaciones de circuito puede mostrar diferentes expresiones para voltaje, corriente y resistencia, pero las teorías subyacentes que gobiernan estas ecuaciones son las mismas. Las diferencias en DC vs. Las ecuaciones de los circuitos de CA surgen por la naturaleza de los propios elementos del circuito.
Usas la ley de OhmV = IRen ambos casos, y sumas la corriente, el voltaje y la resistencia en diferentes tipos de circuitos de la misma manera para los circuitos de CC y CA. Esto significa sumar las caídas de voltaje alrededor de un circuito cerrado como igual a cero y calcular la corriente que ingresa a cada nodo o punto en un circuito eléctrico como igual a la corriente que sale, pero, para los circuitos de CA, se usa vectores.
DC vs. Tutorial de circuitos de CA
Si tuviera un circuito RLC paralelo, es decir, un circuito de CA con una resistencia, un inductor (L) y un condensador dispuestos en paralelo entre sí y en En paralelo con la fuente de alimentación, calcularía la corriente, el voltaje y la resistencia (o, en este caso, la impedancia) de la misma manera que lo haría para una CC. circuito.
La corriente total de la fuente de poder debe ser igual a lavectorsuma de la corriente que fluye a través de cada una de las tres ramas. La suma vectorial significa elevar al cuadrado el valor de cada corriente y sumarlos para obtener
I_S ^ 2 = I_R ^ 2 + (I_L-I_C) ^ 2
para corriente de suministroIS, corriente de resistenciaIR, corriente inductoraILy corriente del condensadorIC. Esto contrasta la versión del circuito de CC de la situación que sería
I_S = I_R + I_L + I_C
Debido a que las caídas de voltaje en las ramas permanecen constantes en los circuitos en paralelo, podemos calcular los voltajes en cada rama en el circuito RLC en paralelo comoR = V / IR, XL = V / ILyXC = V / IC. Esto significa que puede sumar estos valores usando una de las ecuaciones originales.Z = √ (R2 + (XL- XC)2Llegar
\ frac {1} {Z} = \ sqrt {\ bigg (\ frac {1} {R} \ bigg) ^ 2 + \ bigg (\ frac {1} {X_L} - \ frac {1} {X_C} \ bigg) ^ 2}
Este valor1 / Ztambién se llama admitancia para un circuito de CA. Por el contrario, las caídas de voltaje en las ramas del circuito correspondiente con una fuente de alimentación de CC serían iguales a la fuente de voltaje de la fuente de alimentación.V.
Para un circuito RLC en serie, un circuito de CA con una resistencia, un inductor y un condensador dispuestos en serie, puede utilizar los mismos métodos. Puede calcular el voltaje, la corriente y la resistencia utilizando los mismos principios de configuración de entrada de corriente y dejando nodos y puntos iguales entre sí mientras se resumen las caídas de voltaje en bucles cerrados como iguales a cero.
La corriente a través del circuito sería igual en todos los elementos y estaría dada por la corriente para una fuente de CAYo = yometro x pecado (ωt). El voltaje, por otro lado, se puede sumar alrededor del bucle comoVs - VR - VL - VC= 0 paraVRpara tensión de alimentaciónVS, voltaje de la resistenciaVR, voltaje del inductorVLy voltaje del capacitorVC.
Para el circuito de CC correspondiente, la corriente simplemente seríaV / Rdado por la ley de Ohm, y el voltaje también seríaVs - VR - VL - VC= 0 para cada componente en serie. La diferencia entre los escenarios de CC y CA es que, mientras que, para CC, puede medir el voltaje de la resistencia comoIR, voltaje del inductor comoLdI / dty voltaje del capacitor comoControl de calidad(por cobrarCy capacitanciaQ), los voltajes para un circuito de CA seríanVR = IR, VL = IXLpecado (ωt + 90°)yVC = IXCpecado (ωt - 90°).Esto muestra cómo los circuitos AC RLC tienen un inductor por delante de la fuente de voltaje por 90 ° y un condensador por detrás por 90 °.