Особенности закона Ома для переменного тока

Первая и, возможно, самая важная связь между током, напряжением и сопротивлением называется законом Ома, который был открыт Георгом Саймоном и опубликован в статье 1827 года «Математически исследованная гальваническая цепь».

Формулировка закона для последовательной цепи переменного тока

Переменный ток описывает поток заряда, который периодически меняет направление. В результате уровень напряжения также изменяется вместе с током. AC используется для подачи электроэнергии в дома, офисные здания и т. д.

AC может быть произведен с использованием устройства — токовый генератор. Это устройство представляет собой особый тип электрического генератора, предназначенный для выработки.

Генерация

Петля провода вращается внутри магнитного поля, которое индуцирует течение вдоль провода. Вращение проволоки может происходить из любого количества средств: ветряная турбина, паровая турбина, проточная вода и т.д. Поскольку провод вращается и периодически входит в другую магнитную полярность, напряжение и ток на проводе чередуются.

Для генерации переменного потока электронов в наборе водопроводных труб подключается механический кривошип к поршню, который перемещает воду в трубах назад-вперед.

Обратите внимание: зажатый участок трубы по-прежнему обеспечивает сопротивление потоку воды независимо от направления потока.

Если сила и ток чередуются, разряд же может быть разных форм. Если подключить осциллограф к цепи и построить график, с течением времени можно увидеть несколько различных форм сигнала.

Волны

Наиболее распространенным типом потока электронов является синусоида. В большинстве домов и офисов поток имеет колебательную интенсивность, которая создает синусоидальную волну, как на рисунке выше.

Другие распространенные формы разряда включают в себя прямоугольную и треугольную волну.

Квадратные волны часто используются в цифровой и коммутационной электронике для проверки их работы.

Треугольные волны находятся в синтезе звука и полезны для тестирования линейной электроники, такой как усилители.

Прямоугольная и треугольная волна

Закон Ома для мощности переменного тока

Известный треугольник закона Ома, используемый для цепей постоянного потока электронов, может использоваться только при переменном разряде, если нагрузка является чисто резистивной. Однако большинство систем содержат последовательные или параллельные комбинации сопротивления, емкости и индуктивности. Это приводит к несоответствию напряжения и разряда, и нагрузка становится сложной. В чисто емкостных системах форма волны разряда опережает форму волны напряжения, тогда как в индуктивных цепях интенсивность опережает разряд. В цепях, содержащих как катушки индуктивности, так и конденсаторы, форма сигнала не будет синфазной, кроме как в резонансе. Общим термином для сопротивления является полное сопротивление и обозначается символом Z. Треугольник полного сопротивления показан ниже:

Треугольник

Треугольник используется точно так же, за некоторым исключением.

Следует отметить: при измерении напряжения или разряда измеритель будет показывать только правильные значения в ограниченном диапазоне частот. Обычно это справедливо для постоянного тока до 400 Гц, но это можно узнать, проверив спецификации прибора.

Для цепей, в которых напряжение и ток находятся только в фазе, может использоваться следующая круговая диаграмма.

Диаграмма

Закон Ома для участка цепи

Постоянный ток (DC) понять немного легче. Вместо того, чтобы колебаться назад и вперед, разряд обеспечивает постоянное напряжение.

Генерация DC

DC может быть сгенерирован несколькими способами:

  • с помощью генератора, который оснащен устройством, называемым «коммутатор», может производить поток электронов;
  • с использованием устройства под названием «выпрямитель», который преобразует переменный разряд в постоянный;
  • батареи обеспечивают постоянное движение, которое генерируется в результате химической реакции внутри батареи.

DC определяется как «однонаправленный» поток (течет только в одном направлении). Напряжение и разряд могут меняться, пока направление потока не изменится. Для упрощения можно предположить, что напряжение является постоянным. Например, предполагается, что батарея АА обеспечивает 1,5 В, что в математических терминах можно описать так: V(t)=1,5V

Если построить график с течением времени, будет видно постоянное напряжение:

График

Что это значит? Это означает, что можно рассчитывать на большинство источников постоянного разряда для обеспечения напряжения во времени. В действительности батарея будет постепенно терять заряд, а это означает, что при использовании батареи напряжение будет падать. Следовательно, можно предположить, что оно постоянно.

Формула

Закон Ома не может быть применен к цепям переменного потока электронов, поскольку он не учитывает реактивное сопротивление, которое всегда присутствует в таких цепях. Однако, изменяя закон Ома, который учитывает влияние реактивного сопротивления, получается общий закон Ома для последовательной цепи переменного тока, применимый к цепям этого движения (закон Ома для постоянного и переменного тока). Поскольку полное сопротивление Z представляет собой совокупное сопротивление всех реактивных сопротивлений, то общий закон Ома для переменного тока: I=E/Z

Эта общая модификация применяется к переменному потоку электронов, протекающему в любой цепи, и любое из значений может быть найдено из уравнения, если другие известны.

Применение закона

Если технические специалисты во время тестирования стандартных показателей разрядов обнаружат, что обычные значения не регистрируются на их цифровых мультиметрах или измерителях токовых клещей, то они могут использовать закон Ома, чтобы определить, какая часть цепи дает сбой, и исходя из этого определить, в чем может заключаться проблема.

Помогла статья? Оцените её
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...
Добавить комментарий