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Cuando las plantas de energía suministran energía a edificios y hogares, los hacen recorrer largas distancias en forma de corriente continua (CC). Pero los electrodomésticos y la electrónica generalmente dependen de la corriente alterna (CA).
La conversión entre las dos formas puede mostrarle cómo las resistencias para las formas de electricidad difieren entre sí y cómo se usan en aplicaciones prácticas. Puede crear ecuaciones de CC y CA para describir las diferencias en la resistencia de CC y CA.
Mientras que la corriente continua fluye en una sola dirección en un circuito eléctrico, la corriente de las fuentes de corriente alterna alterna entre las direcciones directa e inversa a intervalos regulares. Esta modulación describe cómo cambia AC y toma la forma de una onda sinusoidal.
Esta diferencia también significa que puede describir la alimentación de CA con una dimensión de tiempo que puede transformar en una dimensión espacial para mostrarle cómo varía el voltaje en diferentes áreas del circuito. Usando los elementos básicos del circuito con una fuente de alimentación de CA, puede describir matemáticamente la resistencia.
Resistencia DC vs. AC
Para circuitos de CA, trate la fuente de alimentación usando la onda sinusoidal junto Ley de Ohm, V = IR para voltaje V, actual yo y resistencia R, pero usa impedancia Z en lugar de R.
Puede determinar la resistencia de un circuito de CA de la misma manera que lo hace para un circuito de CC: dividiendo el voltaje por la corriente. En el caso de un circuito de CA, la resistencia se llama impedancia y puede tomar otras formas para los diversos elementos del circuito, como la resistencia inductiva y la resistencia capacitiva, la resistencia de medición de inductores y condensadores, respectivamente. Los inductores producen campos magnéticos para almacenar energía en respuesta a la corriente, mientras que los condensadores almacenan la carga en los circuitos.
Puede representar la corriente eléctrica a través de una resistencia de CA I = Imetro x sin (ωt + θ) para el valor máximo de la corriente Estoy, como la diferencia de fase θ, frecuencia angular del circuito ω y tiempo t. La diferencia de fase es la medición del ángulo de la onda sinusoidal misma que muestra cómo la corriente está desfasada con el voltaje. Si la corriente y el voltaje están en fase entre sí, entonces el ángulo de fase sería 0 °.
Frecuencia es una función de cuántas ondas sinusoidales han pasado sobre un solo punto después de un segundo. La frecuencia angular es esta frecuencia multiplicada por 2π para tener en cuenta la naturaleza radial de la fuente de energía. Multiplique esta ecuación de corriente por resistencia para obtener voltaje. El voltaje toma una forma similar Vmetro x sin (ωt) para el voltaje máximo V. Esto significa que puede calcular la impedancia de CA como resultado de dividir el voltaje por la corriente, que debe ser Vmetro pecado (ωt) / yometro sin (ωt + θ) .
La impedancia de CA con otros elementos del circuito, como inductores y condensadores, utilizan las ecuaciones. Z = √ (R2 + XL2), Z = √ (R2 + XC2) y Z = √ (R2 + (XL- XC)2 para la resistencia inductiva XL, resistencia capacitiva XC para encontrar la impedancia de CA Z. Esto le permite medir la impedancia a través de los inductores y condensadores en los circuitos de CA. También puedes usar las ecuaciones XL = 2πfL y XC = 1 / 2πfC para comparar estos valores de resistencia con la inductancia L y capacitancia C para inductancia en Henries y capacitancia en Farads.
Ecuaciones de circuito DC vs. AC
Aunque las ecuaciones para los circuitos de CA y CC toman diferentes formas, ambas dependen de los mismos principios. Un tutorial de circuitos DC vs. AC puede demostrar esto. Los circuitos de CC tienen frecuencia cero porque, si observara la fuente de energía para un circuito de CC, no mostraría ningún tipo de forma de onda o ángulo en el que pueda medir cuántas ondas pasarían por un punto dado. Los circuitos de CA muestran estas ondas con crestas, canales y amplitudes que le permiten usar la frecuencia para describirlas.
Una comparación de ecuaciones CC versus circuito puede mostrar diferentes expresiones para voltaje, corriente y resistencia, pero las teorías subyacentes que gobiernan estas ecuaciones son las mismas. Las diferencias en las ecuaciones de circuito DC vs. AC se producen por la naturaleza de los elementos del circuito.
Usas la ley de ohmios V = IR en ambos casos, y suma la corriente, el voltaje y la resistencia en diferentes tipos de circuitos de la misma manera para los circuitos de CC y CA. Esto significa resumir las caídas de voltaje alrededor de un circuito cerrado como igual a cero, y calcular la corriente que ingresa a cada nodo o punto en un circuito eléctrico como igual a la corriente que sale, pero, para los circuitos de CA, se usan vectores.
Tutorial de circuitos DC vs. AC
Si tuviera un circuito RLC paralelo, es decir, un circuito de CA con una resistencia, inductor (L) y condensador dispuestos en paralelo entre sí y en paralelo con la fuente de alimentación, calcularía la corriente, el voltaje y la resistencia (o, en este caso, impedancia) de la misma manera que lo haría para un circuito de CC.
La corriente total de la fuente de energía debe ser igual a vector suma de la corriente que fluye a través de cada una de las tres ramas. La suma vectorial significa elevar al cuadrado el valor de cada corriente y sumarlas para obtener yoS2 = YoR2 + (IL - YOC)2 para corriente de suministro yoS, corriente de resistencia yoR, corriente inductor yoL y corriente de condensador yoC. Esto contrasta la versión del circuito DC de la situación que sería yoS = YoR + IL + IC.
Debido a que las caídas de voltaje en las ramas permanecen constantes en los circuitos paralelos, podemos calcular los voltajes en cada rama en el circuito RLC paralelo como R = V / IR, XL = V / IL y XC = V / IC. Esto significa que puede resumir estos valores usando una de las ecuaciones originales Z = √ (R2 + (XL- XC)2 Llegar 1 / Z = √ (1 / R)2 + (1 / XL - 1 / XC)2. Este valor 1 / Z También se llama admitancia para un circuito de CA. En contraste, el voltaje cae a través de las ramas para el circuito correspondiente con una fuente de alimentación de CC sería igual a la fuente de voltaje de la fuente de alimentación V.
Para un circuito RLC en serie, un circuito de CA con una resistencia, inductor y condensador dispuestos en serie, puede utilizar los mismos métodos. Puede calcular el voltaje, la corriente y la resistencia utilizando los mismos principios de configurar la corriente que ingresa y sale de los nodos y puntos como iguales entre sí, mientras que la suma de las caídas de voltaje en bucles cerrados es igual a cero.
La corriente a través del circuito sería igual en todos los elementos y dada por la corriente para una fuente de CA I = Imetro x sin (ωt). El voltaje, por otro lado, se puede sumar alrededor del circuito como Vs - VR - VL - VC = 0 para VR para tensión de alimentación VS, tensión de resistencia VR, voltaje del inductor VL y voltaje del condensador VC.
Para el circuito de CC correspondiente, la corriente simplemente sería V / R según lo establecido por la Ley de Ohmios, y el voltaje también sería Vs - VR - VL - VC = 0 para cada componente en serie. La diferencia entre los escenarios de CC y CA es que, mientras que para CC puede medir el voltaje de la resistencia como IR, voltaje del inductor como LdI / dt y voltaje del condensador como Control de calidad (por cargo C y capacitancia Q), los voltajes para un circuito de CA serían VR = IR, VL = IXLsin (ωt + 90_ °) y VC = _IXCsin (ωt - 90°). Esto muestra cómo los circuitos AC RLC tienen un inductor delante de la fuente de voltaje en 90 ° y el condensador detrás en 90 °.