Что такое сопротивление постоянному и переменному току?

Содержание

• Сопротивление постоянного и переменного тока
• Уравнения цепи постоянного и переменного тока
• DC против переменного тока Учебное пособие

Когда электростанции снабжают электроэнергией здания и домашние хозяйства, они их на большие расстояния в форме постоянного тока (постоянного тока). Но бытовые приборы и электроника обычно используют переменный ток (AC).

Преобразование между двумя формами может показать вам, как сопротивления для форм электричества отличаются друг от друга и как они используются в практических приложениях. Вы можете придумать уравнения постоянного и переменного тока, чтобы описать различия в сопротивлении постоянного и переменного тока.

В то время как мощность постоянного тока течет в одном направлении в электрической цепи, ток от источников питания переменного тока попеременно меняется в прямом и обратном направлениях. Эта модуляция описывает, как переменный ток изменяется и принимает форму синусоидальной волны.

Это различие также означает, что вы можете описать мощность переменного тока в измерении времени, которое вы можете преобразовать в пространственное измерение, чтобы показать вам, как меняется напряжение в разных областях самой цепи. Используя основные элементы схемы с источником питания переменного тока, вы можете описать сопротивление математически.

Сопротивление постоянного и переменного тока

Для цепей переменного тока обработайте источник питания, используя синусоидальную волну рядом Закон Ома, V = IR для напряжения В, ток я и сопротивление р, но использовать импеданс Z вместо Р.

Вы можете определить сопротивление цепи переменного тока так же, как и для цепи постоянного тока: путем деления напряжения на ток. В случае цепи переменного тока сопротивление называется сопротивлением и может принимать другие формы для различных элементов схемы, такие как индуктивное сопротивление и емкостное сопротивление, измерение сопротивления катушек индуктивности и конденсаторов соответственно. Индукторы создают магнитные поля для хранения энергии в ответ на ток, в то время как конденсаторы хранят заряд в цепях.

Вы можете представить электрический ток через сопротивление переменного тока Я = я_м х грех (ωt + θ) для максимального значения тока Я, как разность фаз θугловая частота цепи ω и время T, Разность фаз - это измерение угла самой синусоидальной волны, который показывает, как ток не совпадает по фазе с напряжением. Если ток и напряжение находятся в фазе друг с другом, то фазовый угол будет равен 0 °.

частота является функцией от того, сколько синусоид прошла через одну точку за одну секунду. Угловая частота - это частота, умноженная на 2π для учета радиальной природы источника питания. Умножьте это уравнение для тока на сопротивление, чтобы получить напряжение. Напряжение принимает аналогичную форму В_м х грех (ωt) для максимального напряжения V. Это означает, что вы можете рассчитать импеданс переменного тока как результат деления напряжения на ток, который должен быть V_м грех (ωt) / я_м грех (ωt + θ) .

Импеданс переменного тока с другими элементами схемы, такими как индукторы и конденсаторы, используют уравнения Z = √ (R² + X_L²), Z = √ (R² + X_С²) а также Z = √ (R² + (X_L- ИКС_С)² для индуктивного сопротивления Икс_Lемкостное сопротивление Икс_С найти импеданс переменного тока Z. Это позволяет измерить импеданс между индукторами и конденсаторами в цепях переменного тока. Вы также можете использовать уравнения Икс_L = 2πfL а также Икс_С = 1 / 2πfC сравнить эти значения сопротивления с индуктивностью L и емкость С для индуктивности в Генри и емкости в Фарадах.

Уравнения цепи постоянного и переменного тока

Хотя уравнения для цепей переменного и постоянного тока принимают разные формы, они оба зависят от одних и тех же принципов. Учебник по цепям постоянного и переменного тока может продемонстрировать это. Цепи постоянного тока имеют нулевую частоту, потому что, если вы наблюдаете, что источник питания для цепи постоянного тока не будет показывать какую-либо форму волны или угол, под которым вы можете измерить, сколько волн пройдет определенную точку. Цепи переменного тока показывают эти волны с гребнями, впадинами и амплитудами, которые позволяют вам использовать частоту для их описания.

Сравнение уравнений постоянного тока и схемы может показать различные выражения для напряжения, тока и сопротивления, но основные теории, которые управляют этими уравнениями, одинаковы. Различия в схемных уравнениях постоянного тока и переменного тока обусловлены природой самих элементов схемы.

Вы используете закон Ома V = IR в обоих случаях вы суммируете ток, напряжение и сопротивление в цепях разных типов одинаково для цепей постоянного и переменного тока. Это означает суммирование падений напряжения в замкнутом контуре как равное нулю и вычисление тока, который поступает в каждый узел или точку электрической цепи, как тока, который уходит, но для цепей переменного тока вы используете векторы.

DC против переменного тока Учебное пособие

Если бы у вас была параллельная схема RLC, то есть цепь переменного тока с резистором, индуктором (L) и конденсатором, расположенными параллельно друг другу и параллельно с источником питания, вы бы рассчитали ток, напряжение и сопротивление (или, в в этом случае импеданс) так же, как и для цепи постоянного тока.

Общий ток от источника питания должен равняться вектор сумма тока, протекающего через каждую из трех ветвей. Векторная сумма означает возведение в квадрат значения каждого тока и суммирование их, чтобы получить я_S² = Я_р² + (Я_L - я_С)² для тока питания я_Sток резистора я_рток индуктора я_L и ток конденсатора я_С, Это противопоставляет версию цепи постоянного тока ситуации, которая была бы я_S = Я_р + Я_L + Я_С.

Поскольку падение напряжения на ветвях остается постоянным в параллельных цепях, мы можем рассчитать напряжения на каждой ветви в параллельной цепи RLC как R = V / I_р, Икс_L = V / I_L а также Икс_С = V / I_С, Это означает, что вы можете суммировать эти значения, используя одно из исходных уравнений Z = √ (R² + (X_L- ИКС_С)² получить 1 / Z = √ (1 / R)² + (1 / X_L - 1 / Х_С)². Это значение 1 / Z также называется вход для цепи переменного тока. Напротив, падение напряжения на ветвях для соответствующей схемы с источником питания постоянного тока будет равно напряжению источника питания В.

Для последовательной цепи RLC, цепи переменного тока с резистором, индуктором и конденсатором, расположенными последовательно, вы можете использовать те же методы. Вы можете рассчитать напряжение, ток и сопротивление, используя одни и те же принципы установки тока, входящего и выходящего из узлов и точек, как равных друг другу, при суммировании падений напряжения на замкнутых контурах, равных нулю.

Ток через цепь будет одинаковым для всех элементов и определяется током для источника переменного тока Я = я_м х грех (ωt), Напротив, напряжение вокруг контура можно суммировать как В_s - V_р - V_L - V_С = 0 для В_р для напряжения питания В_S, резисторное напряжение В_р, напряжение индуктора В_L и напряжение конденсатора В_С.

Для соответствующей цепи постоянного тока ток будет просто V / R согласно закону Ома, и напряжение также будет В_s - V_р - V_L - V_С = 0 для каждого компонента в серии. Разница между сценариями постоянного и переменного тока заключается в том, что для постоянного тока можно измерить напряжение резистора как инфракрасный, напряжение индуктора как МИГ / дт и напряжение конденсатора как QC (платно С и емкость Q), напряжения для цепи переменного тока будут В_р = IR, VL = IX_Lгрех (ωt + 90_ °) а также ВК = _IX_Сгрех (ωt - 90°). Это показывает, что в цепях переменного тока RLC индуктор опережает источник напряжения на 90 °, а конденсатор - на 90 °.