Jenis sirkuit arus bergantian, aplikasi, contoh

Itu Sirkuit arus bergantian salah satu Sirkuit CA Mereka terdiri dari kombinasi elemen resistif, induktif dan kapasitif, dikombinasikan dengan sumber tegangan alternatif, yang biasanya sinusoidal.

Saat menerapkan tegangan, arus variabel ditetapkan untuk waktu yang singkat, yang disebut arus sementara, yang memberi jalan pada arus stasioner sinusoidal.

Sirkuit arus bergantian

Arus sinusoidal memiliki nilai yang bergantian antara positif dan negatif, berubah menjadi interval reguler yang ditentukan oleh frekuensi yang ditetapkan sebelumnya. Bentuk arus dinyatakan sebagai:

I (t) = i_M Sen (ωt --φ)

Dimana saya_M Ini adalah arus maksimum atau amplitudo arus, Ω adalah frekuensinya, T Sudah waktunya dan φ perbedaan fase. Unit yang biasa digunakan untuk arus adalah amp (a) dan submultiplesnya, seperti miliamperium dan mikroamperium.

Untuk bagiannya, waktu diukur dalam detik, untuk frekuensi adalah hertzios atau hertz, disingkat Hz, sedangkan perbedaan fase adalah sudut yang biasanya diukur dalam radian, meskipun kadang -kadang kadang -kadang terjadi dalam derajat. Baik ini maupun radian tidak dianggap unit.

Simbol yang digunakan untuk sumber tegangan alternatif

Seringkali tegangan alternatif dilambangkan dengan gelombang di dalam lingkaran, untuk membedakannya dari tegangan langsung, dilambangkan dengan dua garis yang tidak setara dan paralel.

[TOC]

Jenis sirkuit arus bergantian

Ada banyak jenis sirkuit arus bolak -balik, dimulai dengan sirkuit paling sederhana yang ditunjukkan pada gambar berikut. Dari kiri ke kanan yang mereka miliki:

-Menghormati dengan resistensi r

-Sirkuit dengan koil l

-Sirkuit dengan kondensator c.

Dari kiri ke kanan: sirkuit resistif, induktif dan kapasitas akhir. Sumber: f. Zapata.

Sirkuit dengan elemen resistif

Di sirkuit dengan resistansi R yang terhubung ke sumber tegangan alternatif, tegangan resistansi adalah V_R = V_M SEN ωt. Oleh ohm law, yang juga berlaku untuk sirkuit murni resistif arus bolak -balik:

V_R = I_R∙ r

Oleh karena itu arus maksimum i_M = V_M /R.

Baik arus dan tegangan berada dalam fase, yang berarti mereka mencapai nilai maksimumnya, serta 0, pada saat yang sama.

Dalam sirkuit arus bolak -balik yang murni resistif, arus dan resistansi berada dalam fase. Sumber: f. Zapata.

Sirkuit Elemen Induktif

Di koil l, tegangannya v_L = V_M Sen ωt dan terkait dengan arus dalam induktor melalui persamaan:

Mengintegrasikan:

Untuk sifat alasan trigonometri, i_L Itu ditulis dalam hal dosa ωt sebagai:

yo_L = I_M sin (ωt - ½ π)

Dapat melayani Anda: satelit alami

Kemudian, tegangan dan arus sudah ketinggalan zaman, yang terakhir menunda ½ π = 90º sehubungan dengan tegangan (arus dimulai sebelumnya, menjadi t = 0 s titik awal). Ini terlihat pada gambar berikut dibandingkan dengan sinusoid i_L dan itu dari v_L:

Tegangan dan arus alternatif dalam sirkuit arus bolak -balik yang murni induktif. Sumber: f. Zapata.

Reaktansi induktif

Reaktansi induktif didefinisikan sebagai x_L = Ωl, sering meningkat dan memiliki dimensi resistensi, oleh karena itu, dalam analogi dengan hukum Ohm:

V_L = I_L ∙ x_L

Sirkuit dengan elemen kapasitif

Untuk con casser C yang terhubung ke sumber arus bergantian, dipenuhi bahwa:

Q = C ∙ V_C = C ∙ V_M SEN ωt

Arus dalam kondensor menurunkan beban sehubungan dengan waktu:

yo_C= ωc ∙ v_M cos ωt

Tetapi cos ωt = sin (ωt + ½ π), lalu:

yo_C = Ωcv_M sin (ωt+ ½ π)

Dalam hal ini, kemajuan arus ke tegangan dalam ½ π, seperti yang dapat dilihat dari grafik.

Tegangan dan arus di sirkuit alternatif dengan elemen kapasitif murni. Sumber: f. Zapata.

Reaktansi kapasitif

Reaktansi kapasitif dapat ditulis x_C = 1/ωc, berkurang dengan frekuensi dan juga memiliki unit resistansi, yaitu, ohm. Dengan cara ini, hukum Ohm seperti ini:

V_C = X_C.yo_C

Aplikasi

Michael Faraday (1791-1867) adalah orang pertama yang mendapatkan arus yang secara berkala mengubah maknanya, melalui eksperimen induksinya, meskipun selama hari-hari awal, hanya arus searah yang digunakan.

Pada akhir abad ke -19, perang arus yang terkenal terjadi, antara Thomas. Edison, pembela penggunaan arus searah dan George Westinghouse, pendukung arus bergantian. Akhirnya ini adalah salah satu yang dimenangkan oleh ekonomi, efisiensi dan kemudahan penularan dengan kerugian kecil.

Untuk alasan ini hingga saat ini, arus yang datang ke rumah dan industri bergantian arus, meskipun penggunaan arus searah tidak pernah hilang sepenuhnya.

Arus bergantian digunakan untuk hampir semua hal, dan dalam banyak aplikasi, perubahan konstan arah arus bolak -balik tidak relevan, seperti bola lampu, besi atau tanduk memasak, karena pemanasan elemen resistif yang tidak bergantung pada arah pergerakan beban.

Di sisi lain, fakta bahwa saat ini mengubah makna dengan frekuensi tertentu adalah fondasi motor listrik dan berbagai aplikasi yang lebih spesifik, seperti berikut:

Itu bisa melayani Anda: perbanyakan suara

Sirkuit Pelfming

Sirkuit yang terdiri dari sumber alternatif yang terhubung dengan resistensi dan kapasitor serial dikenal sebagai sirkuit seri RC dan digunakan untuk menghilangkan lasks yang tidak diinginkan di sirkuit lain, atau juga menambahkan beberapa efek khusus pada ini.

Mereka juga berfungsi sebagai pembagi tegangan dan mendengarkan stasiun radio (lihat Contoh 1 di bagian selanjutnya).

Sirkuit Jenis Jembatan

Sirkuit jembatan yang diumpankan dengan arus bolak -balik dapat digunakan untuk mengukur kapasitas atau induktansi, dengan cara yang sama seperti jembatan wheatstone digunakan, sirkuit arus searah yang terkenal yang mampu mengukur nilai resistensi yang tidak diketahui.

Contoh sirkuit arus bergantian

Pada bagian sebelumnya, sirkuit arus bolak -balik paling sederhana dijelaskan, meskipun tentu saja, elemen dasar yang dijelaskan di atas, serta yang lain sedikit lebih kompleks seperti dioda, amplifier dan transistor, untuk beberapa nama, dapat digabungkan untuk mendapatkan berbagai efek efek.

Contoh 1: Sirkuit RLC

Salah satu sirkuit paling umum di Ac Ini adalah salah satu yang mencakup resistansi R, kumparan atau induktor L dan kapasitor atau serial C kondensor dengan sumber arus bergantian.

Sirkuit RLC secara seri diberi makan dengan sumber arus bergantian. Sumber: f. Zapata.

Sirkuit Seri RLC menanggapi frekuensi sumber alternatif yang mereka makan. Itulah sebabnya salah satu aplikasi yang paling menarik adalah seperti sirkuit radio yang disetel.

Sinyal radio sering menghasilkan arus dengan frekuensi yang sama di sirkuit yang dirancang khusus untuk berfungsi sebagai penerima, dan amplitudo arus ini maksimum jika penerima disetel dengan frekuensi itu, melalui efek yang disebut resonansi.

Sirkuit penerima berfungsi sebagai tuner karena dirancang sehingga sinyal frekuensi yang tidak diinginkan menghasilkan arus yang sangat kecil, yang tidak terdeteksi oleh speaker radio dan karenanya tidak terdengar. Di sisi lain, ke frekuensi resonansi, amplitudo arus mencapai maksimum dan kemudian sinyal terdengar jelas.

Frekuensi resonansi terjadi ketika reaksi induktif dan kapasitif sirkuit disamakan:

X_L = X_C

1/ωc = ωl

Ω² = 1/lc

Stasiun radio dengan sinyal frekuensi Ω dikatakan "disetel", dan nilai -nilai L dan C dipilih untuk frekuensi tertentu.

Itu dapat melayani Anda: upaya normal: apa yang terdiri dari, bagaimana itu dihitung, contoh

Contoh 2: Sirkuit RLC secara paralel

Sirkuit RLC secara paralel juga memiliki respons tertentu sesuai dengan frekuensi sumber, yang tergantung pada reaktansi masing -masing elemen, didefinisikan sebagai alasan antara tegangan dan arus.

Sirkuit RLC secara paralel terhubung ke sumber arus bergantian. Sumber: f. Zapata.

Olahraga diselesaikan

Di sirkuit LRC di Seri 1 dari bagian sebelumnya, resistensi bernilai 200 ohm, induktansi 0.4 jam dan kondensor adalah 6 μF. Untuk bagiannya, catu daya adalah tegangan amplitudo alternatif sama dengan 30 V, seringkali 250 rad/s. Itu diminta untuk menemukan:

a) reaksi dari setiap elemen

b) nilai modul impedansi sirkuit.

c) amplitudo arus

Solusi untuk

Reaktansi masing -masing dihitung dengan rumus:

X_C = 1/ωc = 1/(250 rad/s x 6 x10^-6 F) = 666.67 ohm

X_L = Ωl = 250 rad/s x 0.4 h = 100 ohm

Dan reaktansi resistansi setara dengan nilainya di ohm:

X_R = R = 200 ohm

Solusi b

Impedansi Z didefinisikan sebagai alasan antara tegangan dan arus dalam sirkuit, baik secara seri atau paralel:

Z = v_M / YO_M

Impedansi diukur dalam ohm, serta resistensi atau reaktansi, tetapi mengacu pada oposisi terhadap lewatnya arus induktansi dan kapasitor, mengingat bahwa selain efek khusus mereka, seperti menunda atau memajukan tegangan, juga mereka memiliki perlawanan internal tertentu.

Dapat ditunjukkan bahwa untuk sirkuit seri RLC, modul impedansi diberikan oleh:

Saat mengevaluasi nilai -nilai yang diberikan dalam pernyataan, diperoleh:

Solusi c

Dari:

Z = v_M / YO_M

Itu harus;

yo_M = V_M / Z = 30V / 601 ohm = 0.05 a.

Tema yang menarik

Perbedaan antara arus bolak -balik dan arus langsung

Referensi

1. Alexander, c. 2006. Yayasan Sirkuit Listrik. 3. Edisi. MC Graw Hill.
2. Boylestad, r. 2011. Pengantar Analisis Sirkuit.2nd. Edisi. Pearson.
3. Figueroa, d. (2005). Seri: Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 6. Elektromagnetisme. Diedit oleh Douglas Figueroa (USB).
4. Sears, Zemansky. 2016. Fisika Universitas dengan Fisika Modern. 14. Ed. Volume 1. Pearson.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 1. 7. Ed. Pembelajaran Cengage.