服装网站建设视频,精品课程网站设计说明范文,教育培训网站建设,如何制作个人网页二维码交流电路中的电阻器 文章目录 交流电路中的电阻器1、概述2、交流电路中的电阻器示例 13、交流电路中的电阻器示例2 电阻器也可用于交流电源#xff0c;其中消耗的电压、电流和功率以有效值给出。 1、概述
在之前的文章中#xff0c;我们研究了电阻器及其连接#xff0c;并使…交流电路中的电阻器 文章目录 交流电路中的电阻器1、概述2、交流电路中的电阻器示例 13、交流电路中的电阻器示例2 电阻器也可用于交流电源其中消耗的电压、电流和功率以有效值给出。 1、概述
在之前的文章中我们研究了电阻器及其连接并使用欧姆定律来计算与其相关的电压、电流和功率。 在所有情况下电压和电流都被假定为具有恒定的极性、流量和方向换句话说直流电或直流电。 但我们也可以在交流电路中使用电阻。
但还有另一种类型的电源称为交流电或交流电其电压会随着时间的推移从正极切换到负极然后再切换回来而且其电流相对于电压来回振荡。 交流电源的振荡形状遵循“正弦波”的数学形式通常称为正弦波形。 因此正弦电压可以定义为 V ( t ) V m a x sin ω t V(t) V_{max} \sin\omega t V(t)Vmaxsinωt。
当在电感或电容值可忽略不计的交流电路中使用纯电阻时欧姆定律、电压、电流和功率的电路规则甚至基尔霍夫定律的原理与直流电阻电路相同这是这次唯一的区别 是使用瞬时“峰峰值”或“rms”量。
当使用交流交流电压和电流时通常仅使用“rms”值以避免混淆。 交流波形的有效值或“均方根”值是交流波形的有效值或等效直流值。 此外用于定义交流电压源的原理图符号是“波浪”线而不是直流电池符号如下所示。 直流和交流电源的符号表示 电阻器是“无源”器件即它们不产生或消耗任何电能而是将电能转化为热能。 在直流电路中电阻器中电压与电流的线性比称为电阻。 然而在交流电路中电压与电流的比率取决于电源的频率和相位差或相位角 ( ϕ \phi ϕ )。 因此当在交流电路中使用电阻器时通常使用术语“阻抗”符号为 Z Z Z我们可以说直流电阻 交流阻抗 R Z R Z RZ。
需要注意的是与电容器和电感器不同当用于交流电路时无论电源频率从直流到非常高的频率如何电阻器始终具有相同的电阻值。
对于交流电路中的电阻器流过它们的电流方向对电阻器的行为没有影响因此会随着电压的上升和下降而上升和下降。 电流和电压恰好同时达到最大值、降至零并达到最小值。 即它们同时上升和下降被称为“同相”如下所示。 V-I 相位关系和矢量图 我们可以看到在横轴上的任意一点瞬时电压和电流都是同相的因为电流和电压同时达到最大值即它们的相位角 θ \theta θ为0°。 然后可以通过比较这些电压和电流的瞬时值简单地利用欧姆定律给出电阻的欧姆值。 下面考虑由交流电源和电阻器组成的电路。 电阻两端的瞬时电压 V R V_R VR 等于电源电压 V t V_t Vt计算公式如下 因此流经电阻器的瞬时电流为 由于电阻器两端的电压为 V R I × R V_R I \times R VRI×R因此上述电阻器两端的瞬时电压也可以为 在纯电阻串联交流电路中由于所有电压彼此同相因此可以将电阻器上的所有压降加在一起以找到总电路电压。 同样在纯电阻并联交流电路中可以将所有单独的支路电流加在一起以找到总电路电流因为所有支路电流彼此同相。
由于对于交流电路中的电阻器电压和电流之间的相位角 ϕ \phi ϕ 为零因此电路的功率因数为 cos 0 ° 1.0 \cos0° 1.0 cos0°1.0。 电路中任意时刻的功率可以通过将该时刻的电压和电流相乘得到。
然后电路消耗的功率 ( P P P) 为 P V r m s I cos ϕ P V_{rms} I \cos \phi PVrmsIcosϕ以瓦为单位。 但由于纯电阻电路中 cos ( ϕ ) 1 \cos(\phi) 1 cos(ϕ)1因此消耗的功率可以简单地给出为 P V r m s × I P V_{rms}\times I PVrms×I与欧姆定律相同。
然后这给我们提供了“功率”波形如下所示为一系列正脉冲因为当电压和电流都处于周期的正半部分时所得功率为正。 当电压和电流均为负值时两个负值的乘积给出正功率脉冲。 纯电阻的功率波形 那么由 AC rms 电源供电的纯电阻负载中消耗的功率与连接到 DC 电源的电阻器的功率相同计算公式为 其中 P P P 是平均功率瓦 V r m s V_{rms} Vrms 是均方根电源电压单位为伏特 I r m s I_{rms} Irms 是均方根电源电流单位为安培 R R R 是电阻器的电阻单位为欧姆 (Ω) – 实际上应该是 Z Z Z 来表示阻抗
最大值为 I m a x I_{max} Imax的交流电产生的加热效果与同值的直流电产生的加热效果不同。 要将交流热效应与等效直流热效应进行比较必须使用有效值。 任何电阻加热元件如电火、烤面包机、水壶、熨斗、热水器等都可以归类为电阻交流电路我们在交流电路中使用电阻器来加热我们的房屋和水。
2、交流电路中的电阻器示例 1
1000 瓦 (1kW) 加热元件连接到 250v 交流电源电压。 计算元件热时的阻抗交流电阻以及从电源获取的电流量。 3、交流电路中的电阻器示例2
计算连接在 240v 电源上的 100Ω 电阻元件消耗的功率。
由于只有一个元件连接到电源即电阻则 V R V S V_R V_S VRVS 总而言之在纯欧姆交流电阻中电流和电压都被称为“同相”因为它们之间没有相位差。 流过电阻器的电流与电阻器两端的电压成正比这种线性关系在交流电路中称为阻抗。 与直流电路一样在交流电路中使用电阻器时可以使用欧姆定律来计算电阻器电压、电流和功率。
