15.2: Vyanzo vya AC

Last updated
Save as PDF

Page ID: 176622

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hiyo, utaweza:

Eleza tofauti kati ya sasa ya moja kwa moja (dc) na sasa ya kubadilisha (ac)
Eleza vipengele vya tabia za kubadilisha sasa na voltage, kama vile amplitude au kilele na mzunguko

Mifano nyingi zinashughulikiwa hadi sasa katika kitabu hiki, hasa wale wanaotumia betri, wana vyanzo vya voltage mara kwa mara. Hivyo, mara moja sasa imeanzishwa, ni mara kwa mara. Sasa moja kwa moja (dc) ni mtiririko wa malipo ya umeme katika mwelekeo mmoja tu. Ni hali ya kutosha ya mzunguko wa mara kwa mara.

Maombi mengi maalumu, hata hivyo, tumia chanzo cha voltage cha muda. Mbadala ya sasa (ac) ni mtiririko wa malipo ya umeme ambayo mara kwa mara hurudia mwelekeo. Ac huzalishwa na emf inayobadilisha, ambayo huzalishwa katika mmea wa nguvu, kama ilivyoelezwa katika Mashamba ya Umeme ya Umeme. Ikiwa chanzo cha ac kinatofautiana mara kwa mara, hasa sinusoidally, mzunguko unajulikana kama mzunguko wa ac. Mifano ni pamoja na nguvu ya kibiashara na makazi ambayo hutumikia mahitaji yetu mengi.

voltages ac na frequency kawaida kutumika katika biashara na nyumba kutofautiana duniani kote. Katika nyumba ya kawaida, tofauti kati ya pande mbili za bandari ya umeme hubadilisha sinusoidally na mzunguko wa 60 au 50 Hz na amplitude ya 170 au 311 V, kulingana na kama unaishi Marekani au Ulaya, kwa mtiririko huo. Watu wengi wanajua tofauti ya uwezo wa maduka ya umeme ni 120 V au 220 V nchini Marekani au Ulaya, lakini kama ilivyoelezwa baadaye katika sura hiyo, voltages hizi sio maadili ya kilele iliyotolewa hapa, bali yanahusiana na voltages ya kawaida tunayoona katika maduka yetu ya umeme. Kielelezo\(\PageIndex{1}\) inaonyesha grafu ya voltage na sasa dhidi ya muda kwa ajili ya kawaida DC na ac nguvu nchini Marekani.

Takwimu a na b kuonyesha grafu ya voltage na sasa dhidi ya wakati. Kielelezo a inaonyesha voltage moja kwa moja na ya moja kwa moja sasa kama mistari ya usawa kwenye grafu, na maadili y chanya. Sasa ina thamani ya chini ya y kuliko voltage. Kielelezo b inaonyesha voltage mbadala na kubadilisha sasa kama mawimbi sinusoidal kwenye grafu, na voltage ina amplitude kubwa kuliko sasa. Wana wavelength sawa. Nusu-wavelength ina thamani ya x-ya 8.33 na wavelength moja ina thamani ya x ya 16.6. Maadili ya y ya juu ya voltage na ya sasa ni alama ya V0 na I0 kwa mtiririko huo, na maadili ya chini ya y yanawekwa alama ya V0 na kupunguza I0 kwa mtiririko huo. — Kielelezo\(\PageIndex{1}\): (a) Voltage ya DC na sasa ni mara kwa mara kwa wakati, mara moja sasa imeanzishwa. (b) voltage na sasa dhidi ya wakati ni tofauti kabisa kwa nguvu ya ac. Katika mfano huu, ambayo inaonyesha nguvu ya 60-Hz ac na wakati t katika milliseconds, voltage na sasa ni sinusoidal na ni katika awamu kwa mzunguko rahisi wa upinzani. Mizunguko na voltages ya kilele cha vyanzo vya ac hutofautiana sana.

Tuseme sisi huunganisha kupinga kwa chanzo cha voltage ya ac na kuamua jinsi voltage na sasa hutofautiana kwa wakati katika kupinga. Kielelezo\(\PageIndex{2}\) kinaonyesha mpango wa mzunguko rahisi na chanzo cha voltage ya ac. Voltage hubadilika sinusoidally na wakati kwa mzunguko uliowekwa, kama inavyoonekana, kwenye vituo vya betri au kupinga. Kwa hiyo, voltage ac, au “voltage katika kuziba,” inaweza kutolewa na

\[v(t) = V_0 \, \sin \, \omega t,\]

wapi

\(v\)ni voltage kwa wakati\(t\),
\(V_0\)ni voltage kilele, na
\(\omega\)ni mzunguko wa angular katika radians kwa pili.

Kwa nyumba ya kawaida nchini Marekani,\(V_0 = 156 \, V\) na\(\omega = 120 \pi \, rad/s\), wakati katika Ulaya,\(V_0 = 311 \, V\) na\(\omega = 100 \pi \, rad/s\).

Kielelezo kinaonyesha AC sine wimbi. Mzunguko unaonyeshwa hapo juu, akielezea wimbi. Ni kinachoitwa V chanzo na ina AC voltage chanzo kushikamana na resistor. Chanzo ni alama nzuri kwa upande mmoja na hasi kwa upande mwingine. Mzunguko chini, unaoitwa V resistor, pia unaonyesha wimbi. Ni sawa na mzunguko wa juu, lakini kwa polarity ya chanzo kuachwa. — Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Tofauti tofauti V kati ya vituo vya chanzo cha voltage ya ac hubadilika, hivyo chanzo na kupinga vina mawimbi ya ac sine juu ya kila mmoja. kujieleza hisabati kwa v hutolewa na\(v = V_0 \, sin \, \omega t\).

Kwa mzunguko huu rahisi wa upinzani\(I = V/R\), hivyo sasa ya ac, maana ya sasa ambayo inabadilika sinusoidally na wakati katika mzunguko uliowekwa, ni

\[i(t) = I_0 \, \sin \, \omega t,\]

wapi

\(i(t)\)ni ya sasa kwa wakati\(t\) na
\(I_0\)ni kilele cha sasa na ni sawa na\(V_0/R\).

Kwa mfano huu, voltage na sasa inasemekana kuwa katika awamu, maana yake ni kwamba aina zao za kazi za sinusoidal zina kilele, mabwawa, na nodes katika sehemu moja. Wao oscillate katika usawazishaji na kila mmoja, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{1b}\). Katika equations hizi, na katika sura hii, tunatumia barua za chini (kama vile\(i\)) kuonyesha maadili ya papo hapo na barua kuu (kama vile\(I\)) ili kuonyesha kiwango cha juu, au kilele, maadili.

Sasa katika kupinga hubadilisha na kurudi kama voltage ya kuendesha gari, tangu\(I = V/R\). Ikiwa kupinga ni bulb ya mwanga wa fluorescent, kwa mfano, inaangaza na hupunguza mara 120 kwa pili kama sasa inarudia kupitia sifuri. Kiwango cha 120-Hz ni haraka sana kwa macho yako kuchunguza, lakini ikiwa unapiga mkono wako na kurudi kati ya uso wako na mwanga wa fluorescent, utaona athari ya stroboscopic ya ac.

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Ikiwa chanzo cha voltage cha Ulaya kinachukuliwa, ni tofauti gani wakati kati ya kuvuka sifuri kwenye grafu ya voltage dhidi ya wakati?

Suluhisho

10 ms

Contributors and Attributions

Template:ContribOpenStaxUni