เมื่อโรงไฟฟ้าส่งไฟฟ้าให้กับอาคารและครัวเรือน จะส่งไฟฟ้าในระยะทางไกลในรูปของไฟฟ้ากระแสตรง (DC) แต่เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนและอิเล็กทรอนิกส์มักใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)
การแปลงระหว่างสองรูปแบบสามารถแสดงให้คุณเห็นว่าความต้านทานสำหรับรูปของไฟฟ้าแตกต่างกันอย่างไรและนำไปใช้ในการใช้งานจริงอย่างไร คุณสามารถสร้างสมการ DC และ AC เพื่ออธิบายความแตกต่างของความต้านทาน DC และ AC
ในขณะที่กระแสไฟตรงไหลไปในทิศทางเดียวในวงจรไฟฟ้า กระแสจากแหล่งไฟฟ้ากระแสสลับจะสลับไปมาระหว่างทิศทางไปข้างหน้าและทิศทางย้อนกลับในช่วงเวลาปกติ การมอดูเลตนี้อธิบายว่า AC เปลี่ยนแปลงอย่างไรและใช้รูปแบบของคลื่นไซน์
ความแตกต่างนี้ยังหมายความว่าคุณสามารถอธิบายพลังงาน AC ด้วยมิติของเวลาที่คุณทำได้ แปลงเป็นมิติเชิงพื้นที่เพื่อแสดงให้คุณเห็นว่าแรงดันไฟฟ้าแตกต่างกันไปตามพื้นที่ต่างๆ ของ วงจรนั่นเอง การใช้องค์ประกอบวงจรพื้นฐานกับแหล่งพลังงาน AC คุณสามารถอธิบายความต้านทานทางคณิตศาสตร์ได้
กระแสตรงเทียบกับ ความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับ
สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ให้รักษาแหล่งพลังงานโดยใช้คลื่นไซน์ควบคู่ไปกับกฎของโอห์ม,
วี=ไออาร์
สำหรับแรงดันไฟฟ้าวี, ปัจจุบันผมและแนวต้านRแต่ใช้อิมพีแดนซ์ Zแทนร.
คุณสามารถกำหนดความต้านทานของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับได้แบบเดียวกับที่คุณทำกับวงจร DC: โดยการหารแรงดันด้วยกระแส ในกรณีของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ความต้านทานเรียกว่าอิมพีแดนซ์และสามารถอยู่ในรูปแบบอื่นสำหรับองค์ประกอบวงจรต่างๆ various เช่น ความต้านทานอุปนัยและความต้านทานตัวเก็บประจุ การวัดความต้านทานของตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ ตามลำดับ ตัวเหนี่ยวนำผลิตสนามแม่เหล็กเพื่อเก็บพลังงานเพื่อตอบสนองต่อกระแสในขณะที่ตัวเก็บประจุเก็บประจุไว้ในวงจร
คุณสามารถแสดงกระแสไฟฟ้าผ่านความต้านทานกระแสสลับได้
I=I_m\sin{(\omega t + \theta)}
สำหรับค่าสูงสุดของกระแสอิ่มเป็นความแตกต่างของเฟสθ, ความถี่เชิงมุมของวงจรωและเวลาt. ความแตกต่างของเฟสคือการวัดมุมของคลื่นไซน์ซึ่งแสดงให้เห็นว่ากระแสนอกเฟสที่มีแรงดันไฟเป็นอย่างไร หากกระแสและแรงดันอยู่ในเฟสซึ่งกันและกัน มุมเฟสจะเท่ากับ 0 °
ความถี่เป็นฟังก์ชันของจำนวนคลื่นไซน์ที่ผ่านจุดเดียวหลังจากหนึ่งวินาที ความถี่เชิงมุมคือความถี่นี้คูณด้วย2πเพื่อพิจารณาลักษณะรัศมีของแหล่งพลังงาน คูณสมการนี้สำหรับกระแสด้วยความต้านทานเพื่อให้ได้แรงดัน แรงดันไฟฟ้ามีรูปแบบคล้ายกัน similar
V=V_m\sin{(\omega t)}
สำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงสุด V. ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถคำนวณอิมพีแดนซ์ AC อันเป็นผลมาจากการแบ่งแรงดันด้วยกระแสซึ่งควรเป็น
\frac{V_m\sin{(\omega t)}}{I_m\sin{(\omega t + \theta)}}
อิมพีแดนซ์กระแสสลับกับองค์ประกอบวงจรอื่นเช่นตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุใช้สมการ
Z=\sqrt{R^2+X_L^2}\\ Z=\sqrt{R^2+X_C^2}\\ Z=\sqrt{R^2+(X_L-X_C)^2}
สำหรับความต้านทานอุปนัยXหลี่ความต้านทาน capacitiveXค เพื่อหาอิมพีแดนซ์ AC Z ซึ่งช่วยให้คุณวัดอิมพีแดนซ์ของตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ คุณสามารถใช้สมการได้ equationXหลี่ = 2πfLและXค = 1/2πfCเพื่อเปรียบเทียบค่าความต้านทานเหล่านี้กับการเหนี่ยวนำหลี่และความจุคสำหรับการเหนี่ยวนำใน Henries และความจุใน Farads
กระแสตรงเทียบกับ สมการวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ
แม้ว่าสมการของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรงจะมีรูปแบบต่างกัน แต่ก็ขึ้นอยู่กับหลักการเดียวกัน DC เทียบกับ กวดวิชาวงจรไฟฟ้ากระแสสลับสามารถแสดงให้เห็นนี้ วงจรไฟฟ้ากระแสตรงมีความถี่เป็นศูนย์ เพราะหากคุณสังเกตแหล่งพลังงานของวงจรไฟฟ้ากระแสตรงจะ ไม่แสดงรูปคลื่นหรือมุมใด ๆ ที่คุณสามารถวัดได้ว่าคลื่นจะผ่านจุดที่กำหนดจำนวนเท่าใด วงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะแสดงคลื่นเหล่านี้ด้วยยอด ร่องลึก และแอมพลิจูด ซึ่งช่วยให้คุณใช้ความถี่ในการอธิบายคลื่นเหล่านี้ได้
DC เทียบกับ การเปรียบเทียบสมการวงจรอาจแสดงนิพจน์ที่แตกต่างกันสำหรับแรงดัน กระแส และความต้านทาน แต่ทฤษฎีพื้นฐานที่ควบคุมสมการเหล่านี้เหมือนกัน ความแตกต่างใน DC กับ สมการวงจรไฟฟ้ากระแสสลับเกิดขึ้นโดยธรรมชาติขององค์ประกอบของวงจร
คุณใช้กฎของโอห์มวี = IRในทั้งสองกรณี และคุณสรุปกระแส แรงดัน และความต้านทานของวงจรประเภทต่างๆ ในลักษณะเดียวกันสำหรับวงจรทั้ง DC และ AC นี่หมายถึงการรวมแรงดันตกรอบวงปิดเท่ากับศูนย์และคำนวณกระแสที่ เข้าสู่แต่ละโหนดหรือจุดบนวงจรไฟฟ้าเท่ากับกระแสที่ไหลออก แต่สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ คุณใช้ เวกเตอร์
กระแสตรงเทียบกับ กวดวิชาวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ
หากคุณมีวงจร RLC แบบขนาน นั่นคือวงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่มีตัวต้านทาน ตัวเหนี่ยวนำ (L) และตัวเก็บประจุเรียงขนานกันและอยู่ใน ขนานกับแหล่งพลังงาน คุณจะคำนวณกระแส แรงดันและความต้านทาน (หรือในกรณีนี้คืออิมพีแดนซ์) แบบเดียวกับที่คุณคำนวณสำหรับ DC วงจร
กระแสรวมจากแหล่งพลังงานควรเท่ากับเวกเตอร์ผลรวมของกระแสที่ไหลผ่านแต่ละกิ่งทั้งสาม ผลรวมเวกเตอร์หมายถึงการยกกำลังสองค่าของแต่ละกระแสแล้วรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้
I_S^2=I_R^2+(I_L-I_C)^2
สำหรับอุปทานในปัจจุบันผมส, กระแสต้านทานผมR, ตัวเหนี่ยวนำปัจจุบันผมหลี่และกระแสตัวเก็บประจุผมค. สิ่งนี้ตรงกันข้ามกับรุ่นวงจร DC ของสถานการณ์ซึ่งจะเป็น
I_S=I_R+I_L+I_C
เนื่องจากแรงดันตกคร่อมกิ่งก้านยังคงคงที่ในวงจรคู่ขนาน เราจึงสามารถคำนวณแรงดันไฟฟ้าข้ามแต่ละสาขาในวงจร RLC แบบขนานได้ดังนี้R = V/IR, Xหลี่ = วี/ไอหลี่และXค = วี/ไอค. ซึ่งหมายความว่า คุณสามารถสรุปค่าเหล่านี้ได้โดยใช้สมการดั้งเดิมอันใดอันหนึ่งZ = √ (R2 + (Xหลี่– Xค)2ที่จะได้รับ
\frac{1}{Z}=\sqrt{\bigg(\frac{1}{R}\bigg)^2+\bigg(\frac{1}{X_L}-\frac{1}{X_C}\ บิ๊ก)^2}
ค่านี้1/Zเรียกอีกอย่างว่าการรับเข้าสำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ในทางตรงกันข้าม แรงดันตกคร่อมกิ่งไม้สำหรับวงจรที่สอดคล้องกับแหล่งพลังงาน DC จะเท่ากับแหล่งจ่ายแรงดันของแหล่งจ่ายไฟวี.
สำหรับวงจรอนุกรม RLC วงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่มีตัวต้านทาน ตัวเหนี่ยวนำ และตัวเก็บประจุเรียงเป็นอนุกรม คุณสามารถใช้วิธีการเดียวกันได้ คุณสามารถคำนวณแรงดัน กระแส และความต้านทานโดยใช้หลักการเดียวกันในการตั้งค่ากระแสเข้าและ ปล่อยให้โหนดและจุดเท่ากันในขณะที่รวมแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมลูปปิดเท่ากับ ศูนย์.
กระแสที่ไหลผ่านวงจรจะเท่ากันในทุกองค์ประกอบและกำหนดโดยกระแสสำหรับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับฉัน= ฉันม x บาป (ωt). ในทางกลับกัน แรงดันไฟฟ้าสามารถรวมรอบวงเป็นวีส - วีR - วีหลี่ - วีค= 0 สำหรับวีRสำหรับแรงดันไฟฟ้าวีส, แรงดันต้านทานวีR, แรงดันไฟเหนี่ยวนำวีหลี่และแรงดันตัวเก็บประจุวีค.
สำหรับวงจร DC ที่สอดคล้องกัน กระแสก็จะเป็นวี/อาร์ตามที่กำหนดโดยกฎของโอห์มและแรงดันก็จะเป็นวีส - วีR - วีหลี่ - วีค= 0 สำหรับแต่ละองค์ประกอบในอนุกรม ความแตกต่างระหว่างสถานการณ์ DC และ AC คือในขณะที่สำหรับ DC คุณสามารถวัดแรงดันต้านทานเป็นIR, แรงดันไฟเหนี่ยวนำ asLdI/dtและแรงดันตัวเก็บประจุเป็นQC(สำหรับค่าใช้จ่ายคและความจุถาม), แรงดันไฟฟ้าสำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะเป็นวีR = IR, VL = ทรงเครื่องหลี่บาป (ωt + 90°)และVC = ทรงเครื่องคบาป (ωt - 90°).นี่แสดงให้เห็นว่าวงจร AC RLC มีตัวเหนี่ยวนำนำหน้าแหล่งจ่ายแรงดัน 90° และตัวเก็บประจุอยู่ด้านหลัง 90°