Электроника:Переменный ток/Комплексные числа/Векторы и волны переменного тока

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Векторы и волны переменного тока[1]

Итак, как именно можно представить переменное напряжения или переменный ток в виде вектора? Длина вектора – это величина (амплитуда) сигнала:

Рис. 1. Длина вектора представляет собой величину переменного напряжения. Чем длиннее вектор, тем больше амплитуда соответствующей ему волны.
Рис. 1. Длина вектора представляет собой величину переменного напряжения. Чем длиннее вектор, тем больше амплитуда соответствующей ему волны.

Чем больше амплитуда сигнала, тем больше длина соответствующего вектора. Что касается угла вектора, то он представляет собой фазовый сдвиг в градусах между рассматриваемой волной и другой волной, которая считается «эталоном» во времени.

Обычно, когда речь идёт о фазе волны, она берётся относительно волны напряжения источника питания (у которого условно обозначается как «при» 0°). Помните, что фаза – это всегда относительное измерение между двумя волновыми сигналами, фаза не может быть неким абсолютным свойством, относящимся сугубо к одной волне:

Рис. 2. Векторный угол – это фазовый сдвиг одного волнового сигнала по отношению к другому.
Рис. 2. Векторный угол – это фазовый сдвиг одного волнового сигнала по отношению к другому.
Рис. 3. Фазовый сдвиг между двумя волнами и векторный фазовый угол (интерпретирующий сдвиг измеряемой волны относительно другой волны, взятой как «эталон»).
Рис. 3. Фазовый сдвиг между двумя волнами и векторный фазовый угол (интерпретирующий сдвиг измеряемой волны относительно другой волны, взятой как «эталон»).

Чем больше фазовый сдвиг в градусах между двумя сигналами, тем больше угловая разница между соответствующими векторами. Фазовый сдвиг (угол вектора) – величина относительная. Если речь, например, идёт о напряжении, то о фазовом сдвиге можно говорить если некий сигнал, взятый за образец и относительно которого рассчитывается фаза.

Обычно в качестве «эталонной» волны берётся основное напряжение источника питания переменного тока. Если в цепи более одного источника питания, то можно произвольно выбрать любой из них в качестве опорной фазы и относительно него производить измерения в схеме.

Эта концепция, когда один из источников питания берётся в качестве эталонного напряжения мало чем отличается от концепции «точки заземления».

Если выбрать чётко определённую точку в ​​цепи, и объявить её как «земля», то становится возможным говорить о напряжении в любых других точках цепи, соотнося эти напряжения (всегда относительные между двумя точками) с выбранной «землёй».

Соответственно, с чётко определённой точкой отсчёта для фазы можно говорить о напряжениях и токах в цепи переменного тока, поскольку фазовые углы теперь можно определить и выразить.

Например, если ток в цепи переменного тока описывается как «24,3 мА при -64°», это означает, что волна для тока имеет амплитуду, соответствующую 24,3 мА и отстаёт на 64° от эталонной волны. В качестве эталонной волны часто берут осциллограмму напряжения основного источника питания.

Итог

  • Если используется вектор для описания величины переменного тока, то длина вектора – это интерпретация амплитуды волны, а угол вектора – это фазовый угол волны относительно некоторой другой (эталонной) волны.

См.также

Внешние ссылки