Что такое AC на самом деле?

9

Что такое переменный ток (переменный ток)? А постоянный ток (DC)? Я читал несколько книг об анализе основных электрических цепей, и они противоречивы.

В некоторых книгах говорится, что переменный ток - это то же самое, что и синусоидальное стационарное состояние. То есть функция синуса или косинуса (на самом деле они одинаковы, только смещены по горизонтали). Например, . Согласно этим книгам, постоянный ток является полностью стационарным (статическим), то есть напряжение и ток не зависят от времени ( , где ). Токи имеют ту же форму, что и напряжения в каждом из этих случаев. $v(t) = A \sin(\omega t + \phi)$ $v(t) = k$ $k = \mathrm{const.}$
Согласно другим книгам, переменный ток - это любой ток, который изменяет (меняет) свой знак с течением времени ( ). С математической записью: и для некоторых и где . Он может иметь любую форму, если он чередует его знак. $t$ $i(t_1) < 0$ $i(t_2) > 0$ $t_1$ $t_2$ $t_1 \neq t_2$

Я склонен думать, что на практике первый вариант выигрывает, но, возможно, лучше этимология второго варианта.

Некоторые другие замечания имеют отношение к этому:

Является ли переменный ток напряжением, которое является суммой синусоидального стационарного состояния и постоянного напряжения? Например, . $v(t) = A \sin(\omega t + \phi) + k$
Является ли переменная волна шовозом?

circuit-analysis terminology

— ctafur
источник

7

Какова ваша цель? Понимание "анализа переменного тока" или "анализа малых сигналов" для схем усилителя? Распределение мощности? Дизайн блока питания? Все ваши противоречивые взгляды верны в разных контекстах (хотя переменный ток обычно не является пилообразным, вы можете найти примеры чисто пилообразных сигналов переменного тока, если знаете, где искать). Без какого-либо контекста это слишком широко.

— Брайан Драммонд

18

AC не имеет точного значения, его значение может зависеть от контекста. Вероятно, лучше определить различные формы сигналов и спросить, можно ли их назвать AC.

Синусоидальный сигнал с нулевым средним будет определенно считаться переменным.

Квадрат, треугольник или любая другая форма волны с нулевым средним также будет считаться AC.

Если какой-либо из этих сигналов имеет небольшое ненулевое среднее значение, они могут быть описаны как переменный ток с небольшим постоянным током.

Как правило, в случае переменного тока «чередующаяся» часть описания предполагает (но она настолько слабая, как и предполагает), что форма сигнала время от времени меняет полярность. Если один из приведенных выше сигналов имел большое среднее значение постоянного тока, такое, что он не инвертировался, то его можно было бы охарактеризовать как флуктуирующий постоянный ток или постоянный ток с пульсацией (как указывает Майкл К.), или его можно назвать переменным током поверх постоянного тока. или переменного тока с большим компонентом постоянного тока. Все было бы правильно, или, по крайней мере, ни один из них не ошибается.

Во всех случаях, если действительно имеет значение форма волны, тогда опишите напряжение сигнала как функцию времени, не зацикливайтесь на том, как разные люди пытаются назвать его. Если это экзамен или задание для класса, то запомните, что ожидает ваш преподаватель (это будет в их заметках), и просто воспроизведите это для оценок.

— Neil_UK
источник

Вы могли бы также упомянуть, что OP может встретить термин «пульсация», особенно в отношении флуктуирующего постоянного тока (являющегося относительно большим напряжением постоянного тока с небольшим компонентом переменного тока). Пульсация, конечно, не имеет непосредственного отношения к форме волны напряжения, но является изменением пикового значения не-постоянного компонента компонента в основном постоянного напряжения. (Пример: «Этот источник питания 13,8 В

— CVn

4

Тем не менее, я даю это +1 даже только для последнего абзаца в одиночку. Это реальный урок на дому (или на работу?) Из всего этого; в отсутствие четких определений, если это действительно имеет значение, не полагайтесь на то, что ваши определения совпадают с тем, с кем вы общаетесь; вместо этого опишите, что вы на самом деле имеете в виду.

— CVn

«AC не имеет точного значения, его значение может зависеть от контекста». Это то, как я узнал, и, вероятно, противоречит всем книгам, которые я получил, поэтому мне любопытно, откуда вы это взяли.

— Мачта

12

На самом деле это более сложный вопрос, чем вы себе представляете.

На первый взгляд, мы думаем о синусоидальных вольтах, которые выходят из стены, как о переменном токе, и о вольтах, которые выходят из батареи, как о постоянном токе, но в действительности это всего лишь два, почти чистых, общедоступных примера.

Как упоминает @ThePhoton, в действительности все напряжения могут быть выражены как имеющие два компонента. Часть постоянного тока и некоторая функция времени переменного тока. Функция времени может быть чем угодно. Простой синус, треугольник, пульсовая волна, все что угодно со средней амплитудой, равной нулю.

Очевидно, что настенная розетка имеет или должна иметь нулевую часть постоянного тока, а батарея должна иметь функцию нулевого переменного тока. Однако в действительности почти каждый сигнал в той или иной степени имеет и то, и другое.

На практике, будем ли мы называть сигнал переменным или постоянным током, во многом зависит от того, какую информацию несет сигнал и как мы намереваемся его использовать.

Пример 1. Рассмотрим вывод мостового выпрямителя.

Очевидно, что вход здесь - AC, но то, что мы называем выходом.

Если мы собираемся использовать его для обычной функции для генерации источника питания постоянного тока, мы называем это постоянным током, несмотря на то, что это действительно функция переменного тока с компонентом постоянного тока.

Однако, если бы мы намеревались подать эту полную выпрямленную волну в усилитель в качестве сигнала, мы бы назвали его сигналом переменного тока.

Пример 2: Рассмотрим простой усилитель с постоянным током

Опять же, вход, очевидно, является классическим переменным током, но для правильной работы добавляется компонент напряжения постоянного тока, а на выходе получается компонент постоянного тока Q. Однако мы все равно будем называть выход сигналом переменного тока, несмотря на смещение.

На самом деле это все еще верно, даже если входной сигнал удален. В области видимости выход может выглядеть как напряжение постоянного тока, но мы бы назвали его переменным сигналом с нулевой амплитудой (смещенным).

Пример 3: это переменный или постоянный ток?

Вы можете назвать эту форму волны напряжением постоянного тока с пульсацией или назвать напряжение переменного тока с большим смещением постоянного тока.

Либо может быть правильным. Какой из них более правильный, полностью зависит от того, как используется сигнал. В некоторых приложениях оба могут даже быть правдой.

В заключении:

За исключением простейших примеров линейного напряжения и напряжения батареи, термины AC и DC являются относительными и специфическими для конкретного применения. Какой термин вы используете или слышите, должен вызывать определенное более высокое утилитарное значение.

— Trevor_G
источник

4

Привет, Тревор. +1. Я не уверен, если вы знаете, что вы можете изменить размер изображений imgur, добавив букву перед точкой в имени файла. egistack.imgur.com/IOl0W m .jpg преобразует его в изображение среднего размера 320 x 320. Подходящими являются «t» для миниатюр, «m» для средних, «l» для больших и «h» для огромных! Смотрите bitmapcake.blogspot.ie/2015/05/… для получения дополнительной информации. Это может помочь сделать изображения, такие как в вашем примере 1, лучше пропорциональными тексту поста.

— Транзистор

1

Пока постоянное напряжение смещения является постоянным, не могли бы вы считать, что результирующее напряжение постоянного тока + переменный ток находится на каком-то другом заземлении? В конце концов, нет ничего особенного в смещении постоянного тока +676 вольт (или в любом другом значении); это зависит только от того, что вы измеряете. Если вы это сделаете, то становится очевидным (или нет ...?), Что смещение по постоянному току не имеет отношения к тому, является ли сигнал напряжения переменным или постоянным.

— CVn

@ MichaelKjörling действительно, предвзятость - относительный термин, хорошая точка зрения.

— Trevor_G

10

Есть два разных определения переменного и постоянного тока, которые не полностью согласуются друг с другом.

Сигнал постоянного тока, если он всегда имеет один и тот же знак, либо всегда положительный, либо всегда отрицательный. Сигнал переменного тока, если он иногда отрицательный, а иногда положительный.
Сигнал является постоянным током, если он не изменяется во времени, и переменным током, если он изменяется во времени и имеет среднее значение 0. (Примечание: это означает, что не каждый сигнал можно отнести к категории чисто переменного или чистого постоянного тока, так как мы будем см. ниже)

Я не знаю, откуда исходит первое определение или какое подполе его предпочитает, но я видел, как оно использовалось и энергично защищалось несколько раз на Stackexchange и других онлайн-сайтах.

По моему опыту, второе определение используется в теории цепей и в большинстве научных работ в области ЭЭ. Значение этого определения заключается в том, что любой сигнал может быть разбит на компоненты переменного и постоянного тока, такие как

v (t) = v_{d c} (t) + v_{a c} (t),

$v(t) = v_{dc}(t) + v_{ac}(t),$

$v_{dc}(t) = {\rm constant}$

С помощью этих определений мы можем во многих схемах найти способы понять поведение схемы, анализируя эффекты компонентов постоянного и переменного тока сигнала по отдельности. Например, если амплитуда компонента переменного тока мала, может быть возможно проанализировать его поведение в линеаризованной модели схемы, даже если схема является нелинейной.

— Фотон
источник

1

+1 RE: «Я не знаю, откуда взято первое определение» ... вероятно, из-за того, что когда переменный ток пропущен через выпрямитель, мы называем его постоянным током, даже если мы знаем, что это просто сложенная синусоида.

— Trevor_G

1

@Trevor, да, я предполагаю, что это из мира власти, но я действительно не знаю.

— Фотон

2

Конечно, в некотором смысле нет истинного постоянного тока, который был бы постоянным на все времена. Ваша схема должна была быть включена, прежде чем вы могли бы начать использовать ее, и в конечном итоге она будет отключена.

— Питер Грин

2

@PeterGreen, это правда. Если учесть, что также нет настоящих идеальных проводов без сопротивления или цепей, достаточно малых для создания нулевого излучения, вся теория цепей основана на полезных приближениях, а не на идеальных моделях.

— Фотон

Флуктуирующее напряжение со стабильной полярностью является постоянным. Все, что пересекает полярность («проходит через 0»), является переменным. Постоянный ток не совпадает с постоянным током.

— Мачта

2

Как вы заметили, «AC» - это термин с несколькими определениями.

AC означает переменный ток! Период! Не слушай других !!!

:)

AC означает только синусоидальные волны: переменное напряжение и переменный ток. (Ну, косинус тоже приемлем.)
AC означает «динамический» или «меняющийся». Если он не меняется, то это статический и постоянный ток.

В этом случае узкий скачок напряжения не является переменным током, потому что это не ток, но также и чисто переменный ток, поскольку он быстро меняется. Но на самом деле это не переменный ток, поскольку он имеет только одну полярность; оно не пересекает ноль и не меняется назад и вперед. Но также это не AC, потому что это не синусоида !!!

Избегайте глупых аргументов и всегда остерегайтесь погони за «единым истинным значением» слов. Это называется «битва при Суффиане».

Это было хорошо пародировано в «Путешествиях Гулливера», где у лилипутов была война между старшими и младшими. Похоже, Джонатан Свифт видел будущее и интернет. В глупой лилипутской войне участвовали: огромные и изобилующие запасы ... крошечных человечков ... у горла друг друга ... борющихся за Единый Истинный Путь, чтобы разбить яйцо.

— wbeaty
источник

1

Ток - это движение заряда. Носителями заряда в проводящем материале, таком как медный провод, являются электроны.

Если на электрон действует сила, он будет двигаться. Когда мы имеем дело с электричеством, мы имеем дело с электромагнитной силой .

При переменном токе электроны в среднем движутся туда-сюда, туда-сюда и т. Д., Но их среднее положение не меняется.

Для постоянного тока электроны в среднем идут в одном направлении.

Смотрите также: Википедия: Скорость дрейфа .

— Эндрю Мортон
источник