Isi
Ketika pembangkit listrik memasok listrik ke bangunan dan rumah tangga, mereka menempuh jarak jauh dalam bentuk arus searah (DC). Tetapi peralatan rumah tangga dan elektronik umumnya bergantung pada arus bolak-balik (AC).
Konversi antara dua bentuk dapat menunjukkan kepada Anda bagaimana resistensi untuk bentuk listrik berbeda satu sama lain dan bagaimana mereka digunakan dalam aplikasi praktis. Anda dapat menghasilkan persamaan DC dan AC untuk menggambarkan perbedaan dalam resistansi DC dan AC.
Sementara daya DC mengalir dalam satu arah dalam sirkuit listrik, arus dari sumber daya AC bergantian antara arah maju dan mundur secara berkala. Modulasi ini menjelaskan bagaimana AC berubah dan mengambil bentuk gelombang sinus.
Perbedaan ini juga berarti bahwa Anda dapat menggambarkan daya AC dengan dimensi waktu yang dapat Anda ubah menjadi dimensi spasial untuk menunjukkan kepada Anda bagaimana tegangan bervariasi di berbagai area rangkaian itu sendiri. Menggunakan elemen rangkaian dasar dengan sumber daya AC, Anda dapat menggambarkan hambatan secara matematis.
DC vs AC Resistance
Untuk sirkuit AC, perlakukan sumber daya menggunakan gelombang sinus bersama Hukum Ohm, V = IR untuk tegangan V, saat ini saya dan resistensi R, tapi gunakan impedansi Z dari pada R.
Anda dapat menentukan resistansi dari rangkaian AC dengan cara yang sama Anda lakukan untuk sirkuit DC: dengan membagi tegangan dengan arus. Dalam kasus rangkaian AC, resistansi disebut impedansi dan dapat mengambil bentuk lain untuk berbagai elemen rangkaian seperti resistansi induktif dan resistansi kapasitif, masing-masing mengukur resistansi induktor dan kapasitor. Induktor menghasilkan medan magnet untuk menyimpan energi sebagai respons terhadap arus, sedangkan kapasitor menyimpan muatan dalam rangkaian.
Anda dapat mewakili arus listrik melintasi hambatan AC I = Im x sin (ωt + θ) untuk nilai maksimum saat ini Aku, sebagai perbedaan fase θ, frekuensi sudut sirkuit ω dan waktu t. Perbedaan fase adalah pengukuran sudut gelombang sinus itu sendiri yang menunjukkan bagaimana arus keluar dari fase dengan tegangan. Jika arus dan tegangan dalam fase satu sama lain, maka sudut fase akan menjadi 0 °.
Frekuensi adalah fungsi dari berapa banyak gelombang sinus yang melewati satu titik setelah satu detik. Frekuensi sudut adalah frekuensi ini dikalikan 2π untuk menjelaskan sifat radial dari sumber daya. Lipat gandakan persamaan ini untuk arus dengan resistansi untuk mendapatkan tegangan. Tegangan mengambil bentuk yang serupa Vm x sin (ωt) untuk tegangan maksimum V. Ini berarti Anda dapat menghitung impedansi AC sebagai hasil dari membagi tegangan dengan arus, yang seharusnya Vm dosa (ωt) / sayam sin (ωt + θ) .
Impedansi AC dengan elemen rangkaian lain seperti induktor dan kapasitor menggunakan persamaan Z = √ (R2 + XL.2), Z = √ (R2 + XC2) dan Z = √ (R2 + (XL.- XC)2 untuk resistensi induktif XL., resistensi kapasitif XC untuk menemukan impedansi AC Z. Ini memungkinkan Anda mengukur impedansi di seluruh induktor dan kapasitor di sirkuit AC. Anda juga dapat menggunakan persamaan XL. = 2πfL dan XC = 1 / 2πfC untuk membandingkan nilai resistansi ini dengan induktansi L. dan kapasitansi C untuk induktansi di Henries dan kapasitansi di Farads.
Persamaan Sirkuit DC vs. AC
Meskipun persamaan untuk sirkuit AC dan DC memiliki bentuk yang berbeda, keduanya bergantung pada prinsip yang sama. Tutorial sirkuit DC vs. AC dapat menunjukkan hal ini. Sirkuit DC memiliki frekuensi nol karena, jika Anda mengamati sumber daya untuk sirkuit DC tidak akan menunjukkan bentuk gelombang atau sudut apa pun di mana Anda dapat mengukur berapa banyak gelombang yang akan melewati titik tertentu. Sirkuit AC menunjukkan gelombang ini dengan puncak, palung, dan amplitudo yang memungkinkan Anda menggunakan frekuensi untuk menggambarkannya.
Perbandingan persamaan DC vs rangkaian dapat menunjukkan ekspresi yang berbeda untuk tegangan, arus dan resistansi, tetapi teori-teori yang mendasari yang mengatur persamaan ini adalah sama. Perbedaan dalam persamaan rangkaian DC vs AC muncul karena sifat elemen rangkaian itu sendiri.
Anda menggunakan Hukum Ohm V = IR dalam kedua kasus, dan Anda meringkas arus, tegangan dan resistansi di berbagai jenis sirkuit dengan cara yang sama untuk sirkuit DC dan AC. Ini berarti menyimpulkan tegangan turun di sekitar loop tertutup sama dengan nol, dan menghitung arus yang masuk ke setiap simpul atau titik pada sirkuit listrik sama dengan arus yang keluar, tetapi, untuk sirkuit AC, Anda menggunakan vektor.
Tutorial Sirkuit DC vs. AC
Jika Anda memiliki rangkaian RLC paralel, yaitu, rangkaian AC dengan resistor, induktor (L) dan kapasitor yang disusun secara paralel satu sama lain dan paralel dengan sumber daya, Anda akan menghitung arus, tegangan dan hambatan (atau, dalam kasus ini, impedansi) dengan cara yang sama Anda lakukan untuk rangkaian DC.
Total arus dari sumber daya harus sama dengan vektor jumlah arus yang mengalir melalui masing-masing dari tiga cabang. Jumlah vektor berarti mengkuadratkan nilai setiap arus dan menjumlahkannya untuk diperoleh sayaS2 = SayaR2 + (SayaL. - sayaC)2 untuk pasokan saat ini sayaS, arus resistor sayaR, arus induktor sayaL. dan arus kapasitor sayaC. Ini kontras dengan versi sirkuit DC dari situasi yang akan terjadi sayaS = SayaR + SayaL. + SayaC.
Karena tegangan turun di cabang tetap konstan di sirkuit paralel, kita dapat menghitung tegangan di setiap cabang di sirkuit paralel RLC sebagai R = V / IR, XL. = V / IL. dan XC = V / IC. Ini berarti, Anda dapat meringkas nilai-nilai ini menggunakan salah satu persamaan asli Z = √ (R2 + (XL.- XC)2 mendapatkan 1 / Z = √ (1 / R)2 + (1 / XL. - 1 / XC)2. Nilai ini 1 / Z juga disebut masuk untuk sirkuit AC. Sebaliknya, tegangan turun melintasi cabang-cabang untuk sirkuit yang sesuai dengan catu daya DC akan sama dengan sumber tegangan catu daya. V.
Untuk rangkaian RLC seri, sirkuit AC dengan resistor, induktor, dan kapasitor yang tersusun secara seri, Anda dapat menggunakan metode yang sama. Anda dapat menghitung tegangan, arus, dan resistansi dengan menggunakan prinsip yang sama yaitu mengatur arus yang masuk dan meninggalkan titik dan titik yang sama satu sama lain, sementara menyimpulkan penurunan tegangan pada loop tertutup sama dengan nol.
Arus melalui rangkaian akan sama di semua elemen dan diberikan oleh arus untuk sumber AC I = Im x sin (ωt). Tegangan, di sisi lain, dapat dijumlahkan di sekitar loop sebagai Vs - VR - VL. - VC = 0 untuk VR untuk tegangan suplai VS, tegangan resistor VR, tegangan induktor VL. dan tegangan kapasitor VC.
Untuk sirkuit DC yang sesuai, arus hanya akan V / R seperti yang diberikan oleh Hukum Ohm, dan tegangan juga akan Vs - VR - VL. - VC = 0 untuk setiap komponen secara seri. Perbedaan antara skenario DC dan AC adalah bahwa sementara, untuk DC Anda dapat mengukur tegangan resistor sebagai IR, tegangan induktor sebagai LdI / dt dan tegangan kapasitor sebagai QC (untuk biaya C dan kapasitansi Q), tegangan untuk rangkaian AC adalah VR = IR, VL = IXL.sin (+t + 90_ °) dan VC = _IXCdosa (ωt - 90°). Ini menunjukkan bagaimana sirkuit AC RLC memiliki induktor di depan sumber tegangan sebesar 90 ° dan kapasitor di belakang 90 °.