Co to jest rezystancja dla prądu stałego i zmiennego?

Zawartość

• Odporność na prąd stały i przemienny
• Równania obwodów prądu stałego i przemiennego
• Samouczek obwodów prądu stałego i przemiennego

Kiedy elektrownie dostarczają energię do budynków i gospodarstw domowych, dostarczają je one na duże odległości w postaci prądu stałego (DC). Ale urządzenia gospodarstwa domowego i elektronika zasadniczo polegają na prądzie przemiennym (AC).

Konwersja między tymi dwiema formami może pokazać, w jaki sposób rezystancje dla form energii elektrycznej różnią się od siebie i jak są wykorzystywane w praktycznych zastosowaniach. Możesz wymyślić równania DC i AC, aby opisać różnice w rezystancji DC i AC.

Podczas gdy prąd stały przepływa w obwodzie elektrycznym w jednym kierunku, prąd ze źródeł prądu przemiennego zmienia się w regularnych odstępach między kierunkami do przodu i do tyłu. Ta modulacja opisuje, jak zmienia się prąd zmienny i przyjmuje postać fali sinusoidalnej.

Różnica ta oznacza również, że można opisać moc prądu przemiennego za pomocą wymiaru czasu, który można przekształcić w wymiar przestrzenny, aby pokazać, jak napięcie zmienia się w różnych obszarach samego obwodu. Używając podstawowych elementów obwodu ze źródłem prądu przemiennego, możesz opisać rezystancję matematycznie.

Odporność na prąd stały i przemienny

W przypadku obwodów prądu przemiennego należy traktować źródło zasilania za pomocą fali sinusoidalnej Prawo Ohma, V = IR dla napięcia V., obecny ja i opór R, ale użyj impedancja Z zamiast R.

Możesz określić rezystancję obwodu prądu przemiennego w taki sam sposób, jak w przypadku obwodu prądu stałego: dzieląc napięcie przez prąd. W przypadku obwodu prądu przemiennego rezystancja nazywana jest impedancją i może przyjmować różne postacie dla różnych elementów obwodu, takich jak rezystancja indukcyjna i rezystancja pojemnościowa, rezystancja pomiarowa odpowiednio cewek i kondensatorów. Cewki indukcyjne wytwarzają pola magnetyczne do magazynowania energii w odpowiedzi na prąd, podczas gdy kondensatory przechowują ładunek w obwodach.

Możesz reprezentować prąd elektryczny poprzez rezystancję AC Ja = ja_m x sin (ωt + θ) dla maksymalnej wartości prądu Im, jako różnica faz θ, częstotliwość kątowa obwodu ω i czas t. Różnica faz to pomiar kąta samej fali sinusoidalnej, który pokazuje, jak prąd jest poza fazą wraz z napięciem. Jeśli prąd i napięcie są ze sobą w fazie, wówczas kąt fazowy wynosiłby 0 °.

Częstotliwość jest funkcją tego, ile fal sinusoidalnych minęło jeden punkt po jednej sekundzie. Częstotliwość kątowa to częstotliwość pomnożona przez 2π, aby uwzględnić promieniowy charakter źródła zasilania. Pomnóż to równanie prądu przez rezystancję, aby uzyskać napięcie. Napięcie ma podobną formę V._m x sin (ωt) dla maksymalnego napięcia V. Oznacza to, że można obliczyć impedancję prądu przemiennego w wyniku podzielenia napięcia przez prąd, który powinien wynosić V._m sin (ωt) / ja_m sin (ωt + θ) .

Impedancja prądu przemiennego z innymi elementami obwodu, takimi jak cewki i kondensatory, wykorzystują równania Z = √ (R² + X_L.²), Z = √ (R² + X_do²) i Z = √ (R² + (X_L.- X_do)² dla oporności indukcyjnej X_L.rezystancja pojemnościowa X_do znaleźć impedancję AC Z. Pozwala to zmierzyć impedancję na cewkach i kondensatorach w obwodach AC. Możesz także użyć równań X_L. = 2πfL i X_do = 1 / 2πfC aby porównać te wartości rezystancji z indukcyjnością L. i pojemność do za indukcyjność w Henries i pojemność w Farads.

Równania obwodów prądu stałego i przemiennego

Chociaż równania dla obwodów prądu przemiennego i stałego przyjmują różne formy, oba zależą od tych samych zasad. Samouczek obwodów prądu stałego i przemiennego może to wykazać. Obwody prądu stałego mają zerową częstotliwość, ponieważ obserwowanie źródła zasilania obwodu prądu stałego nie wykazałoby żadnego kształtu fali ani kąta, pod którym można zmierzyć, ile fal przejdzie przez dany punkt. Obwody prądu przemiennego pokazują te fale za pomocą grzbietów, dolin i amplitud, które pozwalają na użycie częstotliwości do ich opisania.

Porównanie równań obwodów prądu stałego i obwodu może pokazywać różne wyrażenia napięcia, prądu i rezystancji, ale podstawowe teorie rządzące tymi równaniami są takie same. Różnice w równaniach obwodu prądu stałego i przemiennego wynikają z natury samych elementów obwodu.

Używasz prawa Ohma V = IR w obu przypadkach i sumujesz prąd, napięcie i rezystancję w różnych typach obwodów w ten sam sposób dla obwodów prądu stałego i przemiennego. Oznacza to zsumowanie spadków napięcia wokół zamkniętej pętli jako równe zeru i obliczenie prądu, który wpływa do każdego węzła lub punktu w obwodzie elektrycznym, jako równego prądowi, który opuszcza, ale w przypadku obwodów prądu przemiennego używasz wektorów.

Samouczek obwodów prądu stałego i przemiennego

Jeśli masz równoległy obwód RLC, to znaczy obwód prądu przemiennego z rezystorem, cewką indukcyjną (L) i kondensatorem ustawionymi równolegle względem siebie i równolegle ze źródłem zasilania, obliczysz prąd, napięcie i rezystancję (lub w tym przypadku impedancja) w taki sam sposób, jak w przypadku obwodu prądu stałego.

Całkowity prąd ze źródła zasilania powinien być równy wektor suma prądu przepływającego przez każdą z trzech gałęzi. Suma wektorowa oznacza podniesienie wartości każdego prądu do kwadratu i zsumowanie ich w celu uzyskania ja_S.² = Ja_R² + (I_L. - JA_do)² dla prądu zasilania ja_S., prąd rezystora ja_R, prąd cewki indukcyjnej ja_L. i prąd kondensatora ja_do. Kontrastuje to z wersją obwodu prądu stałego, która byłaby ja_S. = Ja_R + I_L. + I_do.

Ponieważ spadki napięcia między gałęziami pozostają stałe w obwodach równoległych, możemy obliczyć napięcia na każdej gałęzi w równoległym obwodzie RLC jako R = V / I_R, X_L. = V / I_L. i X_do = V / I_do. Oznacza to, że możesz zsumować te wartości, używając jednego z oryginalnych równań Z = √ (R² + (X_L.- X_do)² dostać 1 / Z = √ (1 / R)² + (1 / X_L. - 1 / X_do)². Ta wartość 1 / Z jest również nazywany dopuszczeniem dla obwodu prądu przemiennego. Natomiast spadki napięcia na gałęziach dla odpowiedniego obwodu ze źródłem prądu stałego byłyby równe źródle napięcia zasilacza V..

W przypadku szeregowego obwodu RLC, obwodu prądu przemiennego z rezystorem, cewką i kondensatorem ułożonych szeregowo, można zastosować te same metody. Możesz obliczyć napięcie, prąd i rezystancję, stosując te same zasady ustawiania prądu wchodzącego i wychodzącego z węzłów i punktów równych sobie nawzajem, jednocześnie sumując spadki napięcia w zamkniętych pętlach równe zeru.

Prąd przepływający przez obwód byłby równy we wszystkich elementach i podawany przez prąd dla źródła prądu przemiennego Ja = ja_m x sin (ωt). Z drugiej strony napięcie można zsumować wokół pętli jako V._s - V_R - V_L. - V_do = 0 dla V._R dla napięcia zasilania V._S., napięcie rezystora V._R, napięcie cewki indukcyjnej V._L. i napięcie kondensatora V._do.

Dla odpowiedniego obwodu prądu stałego prąd byłby po prostu V / R zgodnie z prawem Ohma, a napięcie również będzie V._s - V_R - V_L. - V_do = 0 dla każdego elementu w szeregu. Różnica między scenariuszami DC i AC polega na tym, że dla prądu stałego można zmierzyć napięcie rezystora jako IR, napięcie cewki indukcyjnej jak LdI / dt oraz napięcie kondensatora jak QC (za opłatą do i pojemność Q), napięcia w obwodzie prądu przemiennego wynosiłyby V._R = IR, VL = IX_L.sin (ωt + 90_ °) i VC = _IX_dosin (ωt - 90°). To pokazuje, jak obwody AC RLC mają cewkę przed źródłem napięcia o 90 °, a kondensator o 90 °.