Hva er DC og AC motstand?

Når kraftverk leverer strøm til bygninger og husholdninger, sender de dem over lange avstander i form av likestrøm (DC). Men husholdningsapparater og elektronikk er vanligvis avhengige av vekselstrøm (AC).

Konvertering mellom de to skjemaene kan vise deg hvordan motstandene for elektrisitetsformene skiller seg fra hverandre, og hvordan de brukes i praktiske bruksområder. Du kan komme med likestrøms- og vekselstrømsligninger for å beskrive forskjellene i vekselstrøm- og vekselstrømsmotstand.

Mens likestrøm strømmer i en retning i en elektrisk krets, veksler strømmen fra vekselstrømskilder mellom fremover og bakover med jevne mellomrom. Denne modulasjonen beskriver hvordan vekselstrøm endres og tar form av en sinusbølge.

Denne forskjellen betyr også at du kan beskrive vekselstrøm med en tidsdimensjon du kan forvandle seg til en romlig dimensjon for å vise deg hvordan spenningen varierer over forskjellige områder av selve kretsen. Ved å bruke de grunnleggende kretselementene med en vekselstrømkilde, kan du beskrive motstanden matematisk.

For vekselstrømskretser, behandle strømkilden ved hjelp av sinusbølgen ved siden avOhms lov​,

for spenningV, nåværendeJegog motstandR, men brukimpedans Z​i stedet forR.​

Du kan bestemme motstanden til en vekselstrømskrets på samme måte som for en likestrømskrets: ved å dele spenningen med strøm. I tilfelle en vekselstrømskrets kalles motstand impedans og kan ta andre former for de forskjellige kretselementene slik som induktiv motstand og kapasitiv motstand, henholdsvis måling av motstand av induktorer og kondensatorer. Induktorer produserer magnetiske felt for å lagre energi som svar på strøm mens kondensatorer lagrer ladning i kretser.

Du kan representere den elektriske strømmen gjennom en AC-motstand

for maksimal verdi av strømJeg er, som faseforskjellθ, kretsens vinkelfrekvensωog tidt. Faseforskjellen er måling av selve sinusbølgens vinkel som viser hvordan strømmen er utenfor fase med spenning. Hvis strøm og spenning er i fase med hverandre, vil fasevinkelen være 0 °.

​Frekvenser en funksjon av hvor mange sinusbølger som har passert over ett punkt etter ett sekund. Vinkelfrekvens er denne frekvensen multiplisert med 2π for å ta høyde for strømkildens radiale natur. Multipliser denne ligningen for strøm med motstand for å oppnå spenning. Spenning har en lignende form

for maksimal spenning V. Dette betyr at du kan beregne AC-impedans som et resultat av å dele spenningen med strøm, som skal være

AC-impedans med andre kretselementer som induktorer og kondensatorer bruker ligningene

for den induktive motstandenX_L, kapasitiv motstandX​_​C​ for å finne AC-impedans Z. Dette lar deg måle impedansen over induktorene og kondensatorene i vekselstrømskretser. Du kan også bruke ligningeneX_L = 2πfLogX_C = 1 / 2πfCfor å sammenligne disse motstandsverdiene med induktansenLog kapasitansCfor induktans i Henries og kapasitans i Farads.

Selv om ligningene for AC- og DC-kretser har forskjellige former, avhenger begge av de samme prinsippene. A DC vs. AC-kretsopplæring kan demonstrere dette. DC-kretser har null frekvens fordi hvis du skulle observere strømkilden for en DC-krets ville det ikke vis noen form for bølgeform eller vinkel der du kan måle hvor mange bølger som vil passere et gitt punkt. AC-kretser viser disse bølgene med topper, kummer og amplituder som lar deg bruke frekvens til å beskrive dem.

A DC vs. sammenligning av kretslikninger kan vise forskjellige uttrykk for spenning, strøm og motstand, men de underliggende teoriene som styrer disse ligningene er de samme. Forskjellene i DC vs. AC-kretslikninger kommer av arten av selve kretselementene.

Du bruker Ohms lovV = IRi begge tilfeller, og du oppsummerer strøm, spenning og motstand på tvers av forskjellige typer kretser på samme måte for både DC- og AC-kretser. Dette betyr å oppsummere spenningsfallene rundt en lukket sløyfe som lik null, og beregne strømmen som går inn i hver node eller punkt på en elektrisk krets som er lik strømmen som går, men for AC-kretser bruker du vektorer.

Hvis du hadde en parallell RLC-krets, det vil si en vekselstrømskrets med motstand, induktor (L) og kondensator arrangert parallelt med hverandre og inn parallelt med strømkilden, vil du beregne strøm, spenning og motstand (eller i dette tilfellet impedans) på samme måte som for en DC krets.

Den totale strømmen fra strømkilden skal være likvektorsummen av strømmen som strømmer gjennom hver av de tre grenene. Vektorsummen betyr å kvadrere verdien av hver strøm og summere dem for å få

for forsyningsstrømJeg_S, motstandsstrømJeg_R, induktorstrømJeg_Log kondensatorstrømJeg_C. Dette kontrasterer DC-kretsversjonen av situasjonen som ville være

Fordi spenningsfall over grener forblir konstant i parallelle kretser, kan vi beregne spenningene over hver gren i den parallelle RLC-kretsen somR = V / I_R​, ​X_L = V / jeg_LogX_C = V / jeg_C. Dette betyr at du kan oppsummere disse verdiene ved hjelp av en av de opprinnelige ligningeneZ = √ (R² + (X_L- X_C)²å få

Denne verdien1 / Zkalles også adgang for en vekselstrømskrets. I kontrast faller spenningen over grenene for den tilsvarende kretsen med en likestrømskilde, vil være lik spenningskilden til strømforsyningen.V​.

For en serie RLC-krets, en vekselstrømskrets med motstand, induktor og kondensator ordnet i serie, kan du bruke de samme metodene. Du kan beregne spenning, strøm og motstand ved å bruke de samme prinsippene for å sette strøm inn og forlater noder og peker som like til hverandre mens du summerer spenningsfallet over lukkede sløyfer som like null.

Strømmen gjennom kretsen vil være lik over alle elementene og gitt av strømmen for en vekselstrømskildeJeg = jeg_m x sin (ωt). Spenningen kan derimot summeres rundt løkken somV_s - V_R - V_L - V_C= 0 forV_Rfor forsyningsspenningV_S, motstandsspenningV_R, induktorspenningV_Log kondensatorspenningV_C​.

For den tilsvarende DC-kretsen ville strømmen ganske enkelt væreV / Rsom gitt av Ohms lov, og spenningen ville også væreV_s - V_R - V_L - V_C= 0 for hver komponent i serie. Forskjellen mellom DC- og AC-scenariene er at mens du for DC kan måle motstandsspenning somIR, induktorspenning somLdI / dtog kondensatorspenning somQC(mot betalingCog kapasitansQ), ville spenningene for en vekselstrømskrets væreV_R = IR, VL = IX_L​​synd (ωt + 90​°​)ogVC =​ ​IX_C​​synd (--t - 90​°​).Dette viser hvordan AC RLC-kretser har en induktor foran spenningskilden med 90 ° og kondensator bak med 90 °.