Kandungan
Apabila loji kuasa membekalkan kuasa kepada bangunan dan isi rumah, mereka berpindah ke jarak jauh dalam bentuk aliran langsung (DC). Tetapi peralatan rumah tangga dan elektronik umumnya bergantung pada arus bolak balik (AC).
Menukar antara dua bentuk boleh menunjukkan kepada anda bagaimana rintangan bagi bentuk elektrik berbeza antara satu sama lain dan bagaimana mereka digunakan dalam aplikasi praktikal. Anda boleh menghasilkan persamaan DC dan AC untuk menerangkan perbezaan dalam rintangan DC dan AC.
Walaupun kuasa DC mengalir dalam satu arah dalam litar elektrik, arus dari sumber kuasa AC bergantian antara arah ke hadapan dan arah belakang pada jarak masa yang tetap. Modulasi ini menerangkan bagaimana perubahan AC dan mengambil bentuk gelombang sinus.
Perbezaan ini juga bermakna anda boleh menggambarkan kuasa AC dengan dimensi masa yang anda boleh berubah menjadi dimensi ruang untuk menunjukkan kepada anda bagaimana voltan berbeza-beza di seluruh kawasan litar itu sendiri. Menggunakan elemen litar asas dengan sumber kuasa AC, anda boleh menerangkan rintangan secara matematik.
DC vs AC Rintangan
Untuk litar AC, merawat sumber kuasa menggunakan gelombang sinus bersama Undang-undang Ohms, V = IR untuk voltan V, semasa Saya dan rintangan R, tetapi gunakan impedans Z bukannya R.
Anda boleh menentukan rintangan litar AC dengan cara yang sama seperti litar DC: dengan membahagikan voltan dengan arus. Dalam kes litar AC, rintangan dipanggil impedans dan boleh mengambil bentuk lain untuk pelbagai elemen litar seperti rintangan induktif dan ketahanan kapasitif, masing-masing mengukur rintangan induktor dan kapasitor. Induktor menghasilkan medan magnet untuk menyimpan tenaga sebagai tindak balas semasa semasa kapasitor menyimpan caj dalam litar.
Anda boleh mewakili arus elektrik merentasi rintangan AC I = Im x sin (ωt + θ) untuk nilai maksimum semasa Im, sebagai perbezaan fasa θ, frekuensi sudut litar ω dan masa t. Perbezaan fasa adalah pengukuran sudut gelombang sinus itu sendiri yang menunjukkan bagaimana arus berada di luar fasa dengan voltan. Sekiranya semasa dan voltan berada dalam fasa satu sama lain, maka sudut fasa akan menjadi 0 °.
Kekerapan adalah fungsi berapa banyak gelombang sinus telah melepasi satu titik selepas satu saat. Kekerapan sudut adalah frekuensi ini didarabkan oleh 2π untuk menjelaskan sifat radial dari sumber kuasa. Majukan persamaan ini untuk saat ini oleh rintangan untuk mendapatkan voltan. Voltan mengambil bentuk yang sama Vm x sin (ωt) untuk voltan maksimum V. Ini bermakna anda boleh mengira impedans AC sebagai hasil pembahagian voltan dengan arus, yang sepatutnya menjadi Vm dosa (ωt) / Sayam dosa (ωt + θ) .
Impedansi AC dengan elemen litar lain seperti induktor dan kapasitor menggunakan persamaan Z = √ (R2 + XL2), Z = √ (R2 + XC2) dan Z = √ (R2 + (XL- XC)2 untuk rintangan induktif XL, ketahanan kapasitif XC untuk mencari impedans AC Z. Ini membolehkan anda mengukur impedans merentasi induktor dan kapasitor dalam litar AC. Anda juga boleh menggunakan persamaan XL = 2πfL dan XC = 1 / 2πfC untuk membandingkan nilai rintangan ini kepada induktansi L dan kapasitans C untuk induktans dalam Henries dan kapasitans di Farads.
DC vs Persamaan Litar AC
Walaupun persamaan bagi litar AC dan DC mengambil bentuk yang berbeza, kedua-duanya bergantung pada prinsip yang sama. Tutorial DC vs AC litar boleh menunjukkan ini. Litar DC mempunyai frekuensi sifar kerana, jika anda memerhatikan sumber kuasa untuk litar DC tidak akan menunjukkan apa-apa jenis gelombang atau sudut di mana anda boleh mengukur berapa banyak gelombang akan melepasi titik tertentu. Litar AC menunjukkan gelombang ini dengan crests, palung dan amplitud yang membolehkan anda menggunakan frekuensi untuk menggambarkannya.
Perbandingan persamaan litar DC vs boleh menunjukkan ungkapan yang berbeza untuk voltan, arus dan rintangan, tetapi teori mendasar yang mengawal persamaan ini adalah sama. Perbezaan dalam persamaan litar DC vs. AC datang dengan sifat elemen litar sendiri.
Anda menggunakan Undang-undang Ohms V = IR dalam kedua-dua kes, dan anda merumuskan arus, voltan dan rintangan dalam pelbagai jenis litar dengan cara yang sama untuk litar DC dan AC. Ini bermakna merumuskan voltan jatuh di sekitar gelung tertutup sama dengan sifar, dan mengira arus yang memasuki setiap nod atau titik pada litar elektrik sebagai sama dengan arus yang meninggalkan, tetapi, untuk litar AC, anda menggunakan vektor.
Tutorial Litar AC vs DC
Sekiranya anda mempunyai litar RLC selari, iaitu, litar AC dengan perintang, induktor (L) dan kapasitor disusun selari dengan satu sama lain dan selari dengan sumber kuasa, anda akan mengira arus, voltan dan rintangan (atau kes ini, impedans) dengan cara yang sama seperti litar DC.
Jumlah semasa dari sumber kuasa sepatutnya sama vektor jumlah arus yang mengalir melalui setiap tiga cawangan tersebut. Jumlah vektor bermakna mengkuadkan nilai setiap arus dan menjumlahkannya SayaS2 = SayaR2 + (IL - SayaC)2 untuk bekalan semasa SayaS, arus perintang SayaR, arus induktor SayaL dan kapasitor semasa SayaC. Ini berbeza dengan versi litar DC keadaan yang akan menjadi SayaS = SayaR + SayaL + SayaC.
Kerana voltan jatuh di seluruh cawangan tetap berterusan dalam litar selari, kita boleh mengira voltan di setiap cawangan dalam litar selari RLC selari R = V / IR, XL = V / IL dan XC = V / IC. Ini bermakna, anda boleh merangkum nilai-nilai ini menggunakan salah satu persamaan asal Z = √ (R2 + (XL- XC)2 untuk mendapatkan 1 / Z = √ (1 / R)2 + (1 / XL - 1 / XC)2. Nilai ini 1 / Z juga dikenali sebagai kemasukan untuk litar AC. Sebaliknya, voltan jatuh di seluruh cawangan untuk litar yang sepadan dengan sumber kuasa DC akan sama dengan sumber voltan bekalan kuasa V.
Untuk litar siri RLC, litar AC dengan perintang, induktor dan kapasitor disusun dalam siri, anda boleh menggunakan kaedah yang sama. Anda boleh mengira voltan, arus dan rintangan dengan menggunakan prinsip yang sama untuk menetapkan arus masuk dan meninggalkan nod dan titik sebagai sama antara satu sama lain manakala merumuskan voltan turun di gelung tertutup sama dengan sifar.
Arus melalui litar akan sama di semua unsur dan diberikan oleh arus untuk sumber AC I = Im x sin (ωt). Voltan, sebaliknya, boleh dijumlahkan di sekitar gelung sebagai Vs - VR - VL - VC = 0 untuk VR untuk bekalan voltan VS, voltan perintang VR, voltan induktor VL dan voltan kapasitor VC.
Untuk litar DC yang sama, arus akan menjadi V / R seperti yang diberikan oleh Undang-undang Ohms, dan voltan juga akan Vs - VR - VL - VC = 0 bagi setiap komponen dalam siri. Perbezaan antara senario DC dan AC ialah sementara untuk DC, anda boleh mengukur voltan perintang sebagai IR, voltan induktor sebagai LDI / dt dan voltan kapasitor sebagai QC (untuk caj C dan kapasitans Q), tegasan untuk litar AC akan VR = IR, VL = IXLsin (ωt + 90_ °) dan VC = _IXCdosa (ωt - 90°). Ini menunjukkan bagaimana litar AC RLC mempunyai induktor di hadapan sumber voltan oleh 90 ° dan kapasitor di belakang 90 °.