Электроника:Переменный ток/Основы теории переменного тока/Расчёт простейшей цепи 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.


Расчёт простейшей цепи переменного тока[1]

В следующих главах вы узнаете, что измерения и расчёты цепей переменного тока могут быть очень сложными из-за непростой природы переменного тока в цепях, содержащих катушки индуктивности и/или конденсаторы.

Однако в простых схемах (как на рисунке ниже), в которых используются разве что источник питания переменного тока и сопротивление, просто и прямолинейно применяются те же законы и правила, что и для постоянного тока.

Рис. 1. Простая цепь, содержащая последовательные резисторы и источник переменного тока.
Рис. 1. Простая цепь, содержащая последовательные резисторы и источник переменного тока.

Расчёт цепей переменного тока для резистивных цепей такой же, как и для цепей постоянного тока.

Рис. 2. Используя закон Ома и правила для последовательных цепей, рассчитаем силу тока и напряжение для всех компонентов схемы на рисунке 1.
Рис. 2. Используя закон Ома и правила для последовательных цепей, рассчитаем силу тока и напряжение для всех компонентов схемы на рисунке 1.

Как видим, общее сопротивление всё также больше чем любое последовательное сопротивления (если бы была параллельная цепь, то общее сопротивление было бы всё также меньшим, чем любое частное сопротивление), законы Кирхгофа и Ома также остаются в силе. На самом деле, как мы многократно ещё убедимся в дальнейшем, эти правила и законы всегда верны, просто иногда потребуется выражать величины напряжения, силы тока и сопротивления в более сложных математических формах.

Однако для чисто резистивных цепей эти сложности переменного тока не актуальны, и поэтому мы можем оперировать числами так, как если бы мы имели дело с теми же значениями, что и для постоянного тока.

Поскольку для нашего AC все математические соотношения остаются в силе, можно вновь использовать старый добрый «табличный» метод, как и в случае с DC:

Рис. 3. Рассчитаем все неизвестные электрические характеристики табличным методом.
Рис. 3. Рассчитаем все неизвестные электрические характеристики табличным методом.

Здесь необходимо сделать одно важное предостережение: все измерения переменного напряжения и переменного тока должны быть выражены в одних и тех же величинах (пиковое, от-пика-до-пика, среднеарифметическое или среднеквадратичное). Если переменное напряжение источника указано в пиковых значениях, тогда и все рассчитанные силы тока и напряжения для остальных элементов также выражаются в пиковых единицах.

Если напряжение источника указано в среднеквадратичных вольтах переменного тока, то все расчётные силы тока и напряжения также выражаются в единицах среднеквадратичного значения переменного тока. Всё это касается вообще любых расчётов, основанных на законах Ома, правилах Кирхгофа и т.д. Если не указано иное, все значения напряжения и силы тока в цепях переменного тока обычно считаются среднеквадратичными (RMS), а не пиковыми, от-пика-до-пика или среднеарифметическими.

В некоторых областях электроники предполагается измерение именно пиковых значений, но в большинстве случаев (особенно в промышленной электронике) предполагается RMS.

Итог

  • Все раннее изученные правила и законы для постоянного тока (правила Кирхгофа для напряжения и силы тока, закон Ома) остаются верными и для переменного тока. Однако в более сложных схемах может потребоваться представить величины переменного тока в более сложной форме. Но об этом позже, наберитесь терпения!
  • «Табличный» метод для нахождения всех неизвестных значений в схеме по-прежнему остаётся действенным инструментом анализа цепей переменного тока.

См.также

Внешние ссылки