Када електране напајају зграде и домаћинства, оне их шаљу на велике даљине у облику једносмерне струје (једносмерне струје). Али кућни апарати и електроника углавном се ослањају на наизменичну струју (АЦ).
Конверзија између ова два облика може вам показати како се отпори за облике електричне енергије међусобно разликују и како се користе у практичној примени. Можете да направите једначине једносмерне и наизменичне струје да бисте описали разлике у отпорима једносмерне и наизменичне струје.
Док једносмерна снага тече у једном смеру у електричном колу, струја из извора напајања наизменичном струјом се у редовним интервалима наизменично смењује у правцу напријед и назад. Ова модулација описује како се наизменична струја мења и поприма облик синусног таласа.
Ова разлика такође значи да можете описати наизменичну струју са временом у којој то можете трансформишите у просторну димензију да бисте показали како напон варира у различитим областима само коло. Користећи основне елементе кола са извором наизменичне струје, можете математички описати отпор.
ДЦ вс. АЦ Ресистанце
Код кругова наизменичне струје, третирајте извор напајања користећи синусни таласОхмов закон,
В = ИР
за напонВ., ТренутниЈаи отпорР., али користитеотпор З.уместоР.
Отпор наизменичног кола можете одредити на исти начин као и на једносмерном кругу: дељењем напона струјом. У случају АЦ кола, отпор се назива импеданса и може имати друге облике за различите елементе кола као што су индуктивни отпор и капацитивни отпор, мерење отпора пригушница и кондензатора. Индуктори производе магнетна поља за складиштење енергије као одговор на струју док кондензатори складиште набој у круговима.
Можете представити електричну струју преко АЦ отпора
И = И_м \ син {(\ омега т + \ тхета)}
за максималну вредност струјеИм, као фазна разликаθ, угаона фреквенција колаωи времет. Фазна разлика је мерење угла самог синусног таласа које показује како је струја ван фазе са напоном. Ако су струја и напон међусобно у фази, тада би фазни угао био 0 °.
Фреквенцијаје функција броја синусних таласа који су прешли преко једне тачке након једне секунде. Угаона фреквенција је ова фреквенција помножена са 2π да би се узела у обзир радијална природа извора енергије. Помножите ову једначину за струју са отпором да бисте добили напон. Напон има сличан облик
В = В_м \ син {(\ омега т)}
за максимални напон В. То значи да можете израчунати импедансу наизменичне струје као резултат поделе напона струјом, што би требало да буде
\ фрац {В_м \ син {(\ омега т)}} {И_м \ син {(\ омега т + \ тхета)}}
АЦ импеданса са другим елементима кола, попут индуктора и кондензатора, користи једначине
З = \ скрт {Р ^ 2 + Кс_Л ^ 2} \\ З = \ скрт {Р ^ 2 + Кс_Ц ^ 2} \\ З = \ скрт {Р ^ 2 + (Кс_Л-Кс_Ц) ^ 2}
за индуктивни отпорИксЛ, капацитивни отпорИксЦ. да се нађе АЦ импеданса З. Ово вам омогућава да измерите импедансу на индукторима и кондензаторима у круговима наизменичне струје. Такође можете користити једначинеИксЛ = 2πфЛиИксЦ. = 1 / 2πфЦда се ове вредности отпора упореде са индуктивитетомЛи капацитивностиЦ.за индуктивност у Хенриес-у и капацитивност у Фарадс-у.
ДЦ вс. Једначине круга наизменичне струје
Иако једначине за кругове наизменичне и једносмерне струје имају различите облике, обе зависе од истих принципа. ДЦ вс. Водич за струјне кругове наизменичне струје то може показати. ДЦ кругови имају нулту фреквенцију, јер ако бисте посматрали извор напајања за једносмерни круг, то би и учинили не показујте било коју врсту таласног облика или угла под којим можете измерити колико таласа пролази кроз одређену тачку. Кола наизменичне струје приказују ове таласе с гребенима, коритима и амплитудама који вам омогућавају да користите фреквенцију да бисте их описали.
ДЦ вс. упоређивање једначина кола може показати различите изразе напона, струје и отпора, али основне теорије које управљају овим једначинама су исте. Разлике у ДЦ вс. Једначине наизменичног кола настају по природи самих елемената кола.
Користите Охмов законВ = ИРу оба случаја, а сумирате струју, напон и отпор у различитим типовима кругова на исти начин и за једносмерне и за наизменичне кругове. То значи сумирање падова напона око затворене петље једнаких нули и израчунавање струје која улази у сваки чвор или тачку у електричном колу као једнака струји која излази, али за кругове наизменичне струје користите вектори.
ДЦ вс. Водич за струјне кругове наизменичне струје
Ако сте имали паралелни РЛЦ круг, односно круг наизменичне струје са отпорником, индуктивитетом (Л) и кондензатором распоређеним паралелно један са другим и у паралелно са извором напајања, израчунали бисте струју, напон и отпор (или, у овом случају, импедансу) на исти начин као и за једносмерну струју струјно коло.
Укупна струја из извора напајања треба да буде једнакавекторзбир струје која протиче кроз сваку од три гране. Векторски збир значи квадрирање вредности сваке струје и њихово сумирање да би се добио
И_С ^ 2 = И_Р ^ 2 + (И_Л-И_Ц) ^ 2
за струју напајањаЈаС., отпорна струјаЈаР., индукторска струјаЈаЛи струја кондензатораЈаЦ.. Ово супротставља верзију ситуације са једносмерним кругом која би била
И_С = И_Р + И_Л + И_Ц
Пошто пад напона на гранама остаје константан у паралелним круговима, можемо израчунати напоне на свакој грани у паралелном РЛЦ колу каоР = В / ИР., ИксЛ = В / ИЛиИксЦ. = В / ИЦ.. То значи да ове вредности можете сумирати помоћу једне од оригиналних једначинаЗ = √ (Р.2 + (КсЛ- ИКСЦ.)2да добијем
\ фрац {1} {З} = \ скрт {\ бигг (\ фрац {1} {Р} \ бигг) ^ 2 + \ бигг (\ фрац {1} {Кс_Л} - \ фрац {1} {Кс_Ц} \ бигг) ^ 2}
Ова вредност1 / Зназива се и прихват за наизменични круг. Насупрот томе, пад напона на гранама за одговарајући круг са једносмерним извором напајања био би једнак извору напона напајањаВ..
За серијски РЛЦ круг, круг наизменичне струје са отпорником, индуктивитетом и кондензатором распоређеним у серију, можете користити исте методе. Можете израчунати напон, струју и отпор користећи исте принципе подешавања уноса струје и остављајући чворове и тачке једнаким једни другима, док падове напона на затвореним петљама сумирамо једнаким нула.
Струја кроз коло била би једнака за све елементе и дата струјом за извор наизменичне струјеИ = Им к син (ωт). С друге стране, напон се око петље може сумирати каоВ.с - В.Р. - В.Л - В.Ц.= 0 форВ.Р.за напон напајањаВ.С., напон отпорникаВ.Р., напон индуктораВ.Ли напон кондензатораВ.Ц..
За одговарајући једносмерни круг, струја би једноставно билаВ / Ркако је дато Омовим законом, а напон би такође биоВ.с - В.Р. - В.Л - В.Ц.= 0 за сваку компоненту у низу. Разлика између једносмерног и наизменичног сценарија је у томе што док за једносмерну струју напон отпорника можете измерити каоИР, напон индуктора каоЛдИ / дта напон кондензатора каоКЦ(за наплатуЦ.и капацитивностиК), напони за наизменични круг би билиВ.Р. = ИР, ВЛ = ИКСЛгрех (ωт + 90°)иВЦ = ИКСЦ.грех (ωт - 90°).То показује како АЦ РЛЦ кола имају индуктор испред извора напона за 90 °, а кондензатор за 90 °.