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Lorsque les centrales alimentent les bâtiments et les ménages, elles les parcourent sur de longues distances sous forme de courant continu. Mais les appareils ménagers et les appareils électroniques dépendent généralement du courant alternatif (AC).
La conversion entre les deux formes peut vous montrer comment les résistances aux formes d’électricité diffèrent les unes des autres et comment elles sont utilisées dans des applications pratiques. Vous pouvez trouver des équations DC et AC pour décrire les différences de résistance DC et AC.
Tandis que le courant continu circule dans un seul sens dans un circuit électrique, le courant des sources de courant alternatif alterne entre le sens direct et le sens inverse à intervalles réguliers. Cette modulation décrit comment AC change et prend la forme d’une onde sinusoïdale.
Cette différence signifie également que vous pouvez décrire le courant alternatif avec une dimension de temps que vous pouvez transformer en une dimension spatiale pour vous montrer comment la tension varie entre différentes zones du circuit lui-même. En utilisant les éléments de circuit de base avec une source d'alimentation en courant alternatif, vous pouvez décrire la résistance de manière mathématique.
Résistance DC vs. AC
Pour les circuits alternatifs, traitez la source d’énergie en utilisant l’onde sinusoïdale à côté de Ohms Law, V = IR pour la tension V, actuel je et résistance R, mais utiliser impédance Z au lieu de R.
Vous pouvez déterminer la résistance d’un circuit alternatif de la même manière que pour un circuit continu: en divisant la tension par le courant. Dans le cas d'un circuit alternatif, la résistance est appelée impédance et peut revêtir d'autres formes pour les différents éléments du circuit, telles que résistance inductive et résistance capacitive, résistance de mesure d'inductances et de condensateurs, respectivement. Les inductances produisent des champs magnétiques pour stocker de l'énergie en réponse au courant, tandis que les condensateurs stockent la charge dans des circuits.
Vous pouvez représenter le courant électrique à travers une résistance alternative Je = jem x sin (ωt + θ) pour la valeur maximale du courant Je suis, comme différence de phase θ, fréquence angulaire du circuit ω et le temps t. La différence de phase est la mesure de l'angle de l'onde sinusoïdale elle-même qui montre à quel point le courant est déphasé par rapport à la tension. Si le courant et la tension sont en phase l'un avec l'autre, l'angle de phase serait alors de 0 °.
La fréquence est fonction du nombre d'ondes sinusoïdales passées sur un seul point après une seconde. La fréquence angulaire est cette fréquence multipliée par 2π pour tenir compte de la nature radiale de la source d'alimentation. Multipliez cette équation pour le courant par la résistance pour obtenir une tension. La tension prend une forme similaire Vm x sin (ωt) pour la tension maximale V. Cela signifie que vous pouvez calculer l'impédance alternative à la suite de la division de la tension par le courant, qui doit être Vm péché (t) / jem sin (ωt + θ) .
L’impédance alternative avec d’autres éléments de circuit, tels que les inductances et les condensateurs, utilise les équations suivantes: Z = √ (R2 + XL2), Z = √ (R2 + XC2) et Z = √ (R2 + (XL- XC)2 pour la résistance inductive XL, résistance capacitive XC trouver l’impédance alternative Z. Cela vous permet de mesurer l’impédance entre les inductances et les condensateurs des circuits alternatifs. Vous pouvez également utiliser les équations XL = 2πfL et XC = 1 / 2πfC comparer ces valeurs de résistance à l'inductance L et capacitance C pour l'inductance dans Henries et la capacité dans Farads.
Equations de circuit continu / alternatif
Bien que les équations pour les circuits AC et DC prennent des formes différentes, elles dépendent toutes deux des mêmes principes. Un tutoriel sur les circuits CC / CA peut illustrer cela. Les circuits CC ont une fréquence nulle, car si vous observiez la source d'alimentation d'un circuit CC, elle ne montrerait aucune forme d'onde ni aucun angle permettant de mesurer le nombre d'ondes passant par un point donné. Les circuits alternatifs affichent ces ondes avec des crêtes, des creux et des amplitudes qui vous permettent d’utiliser la fréquence pour les décrire.
Une comparaison d'équations CC / circuit peut montrer différentes expressions de tension, de courant et de résistance, mais les théories sous-jacentes qui régissent ces équations sont les mêmes. Les différences dans les équations CC / CA du circuit résultent de la nature même des éléments du circuit.
Vous utilisez la loi Ohms V = IR dans les deux cas, et vous résumez le courant, la tension et la résistance sur différents types de circuits de la même manière pour les circuits à courant continu et alternatif. Cela signifie sommer la chute de tension autour d'une boucle fermée comme égale à zéro et calculer le courant entrant dans chaque noeud ou point d'un circuit électrique comme égal au courant sortant, mais pour les circuits alternatifs, vous utilisez des vecteurs.
Tutoriel Circuits CC vs CA
Si vous disposiez d’un circuit RLC parallèle, c’est-à-dire d’un circuit alternatif avec résistance, inductance (L) et condensateur disposés en parallèle et en parallèle avec la source d’alimentation, vous calculeriez le courant, la tension et la résistance (ou dans ce cas, l’impédance) de la même manière que pour un circuit CC.
Le courant total de la source d'alimentation doit être égal à vecteur somme du courant traversant chacune des trois branches. La somme des vecteurs signifie la quadrature de la valeur de chaque courant et sa sommation pour obtenir jeS2 = JeR2 + (JeL - JEC)2 pour le courant d'alimentation jeS, courant de résistance jeR, courant inducteur jeL et courant de condensateur jeC. Ceci contraste la version du circuit CC de la situation qui serait jeS = JeR + JeL + JeC.
Comme les chutes de tension sur les branches restent constantes dans les circuits parallèles, nous pouvons calculer les tensions sur chaque branche du circuit RLC parallèle comme suit: R = V / IR, XL = V / IL et XC = V / IC. Cela signifie que vous pouvez résumer ces valeurs en utilisant l’une des équations originales. Z = √ (R2 + (XL- XC)2 obtenir 1 / Z = √ (1 / R)2 + (1 / XL - 1 FOISC)2. Cette valeur 1 / Z est également appelé admission pour un circuit alternatif. En revanche, les chutes de tension dans les branches du circuit correspondant avec une source d'alimentation en courant continu seraient égales à la source de tension de l'alimentation V.
Vous pouvez utiliser les mêmes méthodes pour un circuit RLC en série, un circuit alternatif avec une résistance, une inductance et un condensateur disposés en série. Vous pouvez calculer la tension, le courant et la résistance en utilisant les mêmes principes de réglage du courant entre les noeuds et les points d'entrée et de sortie égaux, en additionnant les chutes de tension sur les boucles fermées égales à zéro.
Le courant traversant le circuit serait égal pour tous les éléments et donné par le courant pour une source CA Je = jem x sin (ωt). La tension, en revanche, peut être additionnée autour de la boucle Vs - VR - VL - VC = 0 pour VR pour tension d'alimentation VS, tension de résistance VR, tension d'inducteur VL et tension de condensateur VC.
Pour le circuit CC correspondant, le courant serait simplement V / R comme donnée par la loi Ohms, et la tension serait également Vs - VR - VL - VC = 0 pour chaque composant en série. La différence entre les scénarios courant continu et courant alternatif est qu’alors que, pour le courant continu, vous pouvez mesurer la tension de la résistance IR, tension d'inducteur en tant que LdI / dt et la tension du condensateur QC (payant C et capacitance Q), les tensions pour un circuit alternatif seraient VR = IR, VL = IXLsin (ωt + 90_ °) et VC = _IXCpéché (t - 90°). Cela montre comment les circuits RLC AC ont un inducteur en avance de 90 ° sur la source de tension et un condensateur en arrière de 90 °.