Czym właściwie jest AC?

Co to właściwie jest prąd przemienny (AC)? A prąd stały (DC)? Czytałem kilka książek o podstawowej analizie obwodów elektrycznych i są one ze sobą sprzeczne.

1. Niektóre książki mówią, że AC jest taki sam jak sinusoidalny stan stacjonarny. Oznacza to, że funkcja sinus lub cosinus (w rzeczywistości są one takie same tylko przesunięte w poziomie). Na przykład . Zgodnie z tymi książkami, prąd stały jest całkowicie stacjonarny (statyczny), to znaczy napięcie i prąd nie są zależne od czasu ( v ( t ) = k , gdzie k = c o n s t . ). Prądy mają taką samą postać jak napięcia w każdym z tych przypadków.$v(t) = A \sin(\omega t + \phi)$$v(t) = k$$k = \mathrm{const.}$
2. Według innych książek prąd zmienny to każdy prąd, który zmienia (zmienia się) swój znak w czasie ( ). Z matematyki oznaczenia: ı ( t 1 ) < 0 i I ( t 2 ) > 0 jakiegoś t 1 i t 2, w którym T 1 ≠ T 2 . Może mieć dowolny kształt, pod warunkiem, że zmienia na przemian jego znak.$t$$i(t_1) < 0$$i(t_2) > 0$$t_1$$t_2$$t_1 \neq t_2$

Skłaniam się do myślenia, że ​​w praktyce wygrywa pierwsza opcja, ale może lepsza jest etymologia drugiej opcji.

Niektóre inne pytania mają związek z tym:

1. Czy prąd przemienny jest napięciem będącym sumą sinusoidalnego stanu stacjonarnego i napięcia stałego? Na przykład .$v(t) = A \sin(\omega t + \phi) + k$
2. Czy prąd przemienny jest falą Shawtootha?

AC nie ma dokładnego znaczenia, jego znaczenie może zależeć od kontekstu. Prawdopodobnie lepiej jest zidentyfikować różne przebiegi i zapytać, czy można je nazwać AC.

Fala sinusoidalna ze średnią zerową z pewnością liczy się jako prąd przemienny.

Kwadrat, trójkąt lub jakikolwiek inny kształt fali o zerowej średniej również liczy się jako AC.

Gdyby którykolwiek z tych przebiegów miał małą niezerową średnią, można by je opisać jako prąd przemienny z małą składową prądu stałego.

Zasadniczo w przypadku prądu przemiennego „naprzemienna” część opisu sugeruje (ale jest tak słaba, jak sugeruje), że kształt fali od czasu do czasu odwraca biegunowość. Jeśli jeden z powyższych przebiegów miał dużą średnią wartość prądu stałego, tak że nie odwrócił się, można go opisać jako zmienny prąd stały lub prąd stały z falowaniem (jak wskazuje Michael K) lub można go nazwać prądem przemiennym na prąd stały lub AC z dużym komponentem DC. Wszystko byłoby prawidłowe, a przynajmniej żadne z nich nie jest złe.

We wszystkich przypadkach, jeśli naprawdę ważne jest, co to jest kształt fali, to opisz napięcie fali jako funkcję czasu, nie rozłączaj się, jak różne osoby próbują to nazwać. Jeśli jest na egzaminie lub na zajęciach, zapamiętaj to, czego oczekuje Twój nauczyciel (będzie w ich notatkach), i po prostu powtórz to dla ocen.

To właściwie bardziej złożone pytanie, niż sobie wyobrażasz.

Na pierwszy rzut oka myślimy o sinusoidalnych woltach, które wychodzą ze ściany jako prąd przemienny i woltach, które wychodzą z akumulatora jako prąd stały, ale w rzeczywistości są to tylko dwa, prawie czyste, powszechnie dostępne przykłady.

Jak wspomina @ThePhoton, w rzeczywistości wszystkie napięcia można wyrazić jako posiadające dwa składniki. Część DC i niektóre funkcje czasu AC. Funkcja czasu może być dowolna. Prosty sinus, trójkąt, fala pulsacyjna, cokolwiek lubisz ze średnią amplitudą zero.

Oczywiście gniazdko ścienne ma lub powinno mieć zerową część DC, a bateria powinna mieć zerową funkcję AC. Jednak w rzeczywistości większość każdego sygnału ma do pewnego stopnia jedno lub drugie.

W praktyce to, czy nazywamy sygnał AC, czy DC, zależy w dużej mierze od tego, jakie informacje niesie sygnał i jak zamierzamy go użyć.

Przykład 1: Rozważ wyjście prostownika mostkowego.

Oczywiście wejście tutaj to AC, ale co nazywamy wyjściem.

Jeśli zamierzamy użyć go do zwykłej funkcji do generowania źródła zasilania prądem stałym, nazywamy to prądem stałym, mimo że tak naprawdę jest to funkcja prądu przemiennego z komponentem prądu stałego.

Gdybyśmy jednak chcieli wprowadzić tę pełną rektyfikowaną falę do wzmacniacza jako sygnał, nazwalibyśmy to sygnałem prądu przemiennego.

Przykład 2: Rozważ prosty wzmacniacz z napięciem stałym

Ponownie, wejście jest oczywiście klasycznym prądem przemiennym, ale w celu poprawnego działania dodaje się składową napięcia stałego, a wyjście kończy się składową prądu stałego o wartości Q. Mimo to nadal nazywalibyśmy sygnał wyjściowy prądem przemiennym pomimo odchylenia.

W rzeczywistości jest to nadal aktualne, nawet jeśli sygnał wejściowy zostanie usunięty. W tym zakresie wyjście może wyglądać jak napięcie stałe, ale nazwalibyśmy to sygnałem prądu przemiennego o zerowej amplitudzie.

Przykład 3: czy to prąd przemienny czy stały?

Możesz nazwać ten kształt fali napięciem stałym z tętnieniem lub możesz nazwać to napięciem przemiennym z dużym przesunięciem prądu stałego.

Oba mogą być poprawne. To, który jest bardziej poprawny, zależy całkowicie od sposobu wykorzystania sygnału. W niektórych aplikacjach oba mogą być prawdziwe.

Podsumowując:

Oprócz najprostszych przykładów napięć liniowych i akumulatorowych, pojęcia AC i DC są względne i specyficzne dla aplikacji. Określenie, którego używasz lub słyszysz, powinno wywoływać pewne wyższe znaczenie użytkowe.

Istnieją dwie różne definicje prądu przemiennego i stałego, które nie do końca się ze sobą zgadzają.

1. Sygnał jest prądem stałym, jeśli zawsze ma ten sam znak, zawsze dodatni lub zawsze ujemny. Sygnał to prąd przemienny, jeśli czasami jest ujemny, a czasem dodatni.

2. Sygnał jest prądem stałym, jeśli nie zmienia się w czasie, i prądem zmiennym, jeśli zmienia się w czasie i ma średnią wartość 0. (Nb: oznacza to, że nie każdy sygnał można sklasyfikować jako wyłącznie prąd przemienny lub wyłącznie prąd stały, ponieważ patrz poniżej)

Nie wiem, skąd pochodzi pierwsza definicja ani jakie jest jej pole podrzędne, ale widziałem, jak kilka razy używała i energicznie broniła się na Stackexchange i innych stronach internetowych.

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​druga definicja jest używana w teorii obwodów i większości prac akademickich w EE. Wartość tej definicji polega na tym, że każdy sygnał można rozbić na komponenty prądu przemiennego i stałego

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

Dzięki tym definicjom możemy w wielu obwodach znaleźć sposoby na zrozumienie zachowania obwodu, analizując oddzielnie wpływ składowych DC i AC sygnału. Na przykład, jeśli amplituda komponentu prądu przemiennego jest niewielka, może być możliwe przeanalizowanie jego zachowania w zlinearyzowanym modelu obwodu, nawet jeśli obwód jest nieliniowy.

Jak zauważyłeś, „AC” to termin z wieloma definicjami.

• AC oznacza prąd przemienny! Kropka! Nie słuchaj innych !!!

:)

• AC oznacza tylko fale sinusoidalne: napięcie prądu przemiennego i prąd przemienny. (Cosinus też jest akceptowalny.)

• AC oznacza „dynamiczny” lub „zmieniający się”. Jeśli się nie zmienia, to jest statyczny i stały.

W takim przypadku wąski skok napięcia nie jest prądem przemiennym, ponieważ nie jest prądem, ale również jest wyłącznie prądem przemiennym, ponieważ szybko się zmienia. Ale tak naprawdę to nie jest AC, ponieważ ma tylko jedną biegunowość; nie przekracza zera ani nie zmienia się tam iz powrotem. Ale także nie jest to prąd przemienny, ponieważ nie jest sinusoidą !!!

Unikaj głupich argumentów i zawsze strzeż się pogoni za „pojedynczym prawdziwym znaczeniem” słów. To się nazywa „Bitwa Swiftian”.

Było to dobrze sparaliżowane w Podróży Guliwera, gdzie Liliputianie prowadzili wojnę między Big-endianami i Little-endianami. Wygląda na to, że Johnathan Swift widział przyszłość i internet. Głupia wojna Liliputów polegała na: ogromnych i pełnych skarbów ... małych maleńkich ludzi ... nawzajem na gardłach ... walczących o jedyny prawdziwy sposób na złamanie jajka.

Prąd to ruch ładunku. Nośnikami ładunku w materiale przewodzącym, takim jak drut miedziany, są elektrony.

Jeśli na elektron znajduje się siła, porusza się. W kontaktach z elektrycznością zwracamy uwagę na siłę elektromagnetyczną .

W przypadku prądu przemiennego elektrony poruszają się średnio tam iz powrotem, tam iz powrotem itp., Ale ich średnia pozycja się nie zmienia.

W przypadku prądu stałego elektrony poruszają się średnio w jednym kierunku.

Zobacz także: Wikipedia: Prędkość dryfu .