Sähkömagnetismi 3
Sähkömagnetismi 3 Vaihtovirta Vastus β’ Vaihtovirtapiirissä vastus käyttäytyy kuten tasavirtapiirissä β’ Toisin sanoen virta saavuttaa maksiminsa samaan aikaan kuin jännite, jos virtapiirissä on vain vastus β’ Pätee: R= π πΌ Käämin reaktanssi β’ Ideaalisen käämin reaktanssi (induktiivinen reaktanssi) määritellään virran ja jännitteen huippuarvojen suhteena β Reaktanssin yksikkö on sama kuin resistanssin l. ohmi ππΏ = ππππ₯ πΌπππ₯ = πΏΟ = πΏ2Οπ L= käämin induktanssi, yksikkö on henry [H] β’ virran huippuarvo on vaihe-eron Ο/2 jännitteen huippuarvoa jäljessä (virtapiiri, jossa vain ideaalinen käämi) Reaktanssi (kondensaattori) β’ Kondensaattorin kohdalla puhutaan kapasitiivisesta reaktanssista ππ β’ ππ = ππππ₯ πΌπππ₯ = 1 ππΆ = 1 2πππΆ β’ Yksikkö on taas ohmi β’ jännite on Ο/2 vaihe-eron virtaa jäljessä, jos virtapiirissä vain kondensaattori Impedanssi, Z β’ Impedanssi kuvaa koko vaihtovirtapiirin virtaa vastustavaa voimaa β’ Impedanssi määritetään suhteena U/I, tässä U ja I ovat teholliset arvot β myös maksimiarvoja voidaan käyttää, koska ne ovat suoraan verrannollisia tehollisiin π= π πΌ Impedanssi β’ Impedanssi voidaan määrittää myös suoraan komponenteista π= π 2 + (ππΏ β ππΆ )2 β’ Virran ja jännitteen välinen vaihe-ero Ο voidaan myös määrittää π= ππΏ βππ ππππ‘ππ( ) π Esim. β’ Komponentit A ja B kytkettiin sarjassa vaihtojännitelähteeseen. Komponettien navoista mitattiin oskilloskoopilla samanaikaisesti kuvan mukaiset jännitteet. Päättele, mitä komponentteja A ja B voivat olla. Millä ajanhetkellä lähteen jännite on 0 V? Määritä lähteen tehollinen jännite. (yo-98) Resonanssitaajuus β’ RLC-piirillä on pienen mahdollinen impedanssi silloin, kun ππΏ β ππΆ = 0 β’ Tällöin piirissä kulkee siis suurin virta ja jännitteen ja virran vaihe-ero on 0 β’ Taajuus, jolla impedanssi on mahdollisimman pieni voidaan laskea f= 1 2π πΏπΆ Teho vaihtovirtapiirissä β’ Vaihtovirtapiirille voidaan määrittää βvarsinainen tehoβ, jota kutsutaan pätötehoksi β Tämä teho on virtapiirin todellinen energiankulutus β ππ‘ = ππΌ cos π β’ Tämän lisäksi vaihtovirtapiirillä on loisteho β Loistehon aikakeskiarvo on nolla β Loisteho johtuu energian sitoutumisesta ja vapautumisesta käämeistä ja kondensaattoreista β Toisin sanoen laite palauttaa sähköä välillä takaisin sähköverkkoon Esim. β’ Kondensaattori (kapasitanssi C=5,2 mikrofaradia), kela (induktanssi L, sis. resistanssi R_L) on kytketty sarjaan vaihtojännitteeseen, jonka tehollinen jännite on 2,48 V ja taajuus säädettävissä. Virta saavuttaa suurimman tehollisen arvon 0,512 A, kun taajuus on 1,0 kHz. A) Mikä on kelan sisäisen resistanssin arvo? B)Mikä on kelan induktanssin arvo? C) Kuinka suuri tehollinen virta kulkee piirissä 4,0 kHz:n taajuudella? (TKK:n pääsykoe -95), D)Määritä piirin tehonkulutus taajuuksilla 1,0 kHz ja 4,0 kHz. Esim. β’ Kun erään kahvinkeittimen lämpölevy on kytketty verkkojännitteeseen (230 V, 50 Hz), sen tehonkulutus on 180 W. Levyn tehonkulutus halutaan pienentää puoleen kytkemällä lämmitysvastuksen kanssa sarjaan kondensaattori. Kuinka suuri tulee kondensaattorin kapasitanssin olla? (yo01) Muuntaja β’ Muuntaja muuttaa jännitettä β’ Kaksi käämiä, joissa eri kierrosmäärä β’ Ensiökäämi muodostaa magneettikentän, joka siirtyy yhteisen rautasydämen avulla toisiokäämille, jossa muuttuva magneettikenttä aiheuttaa jännitteen π1 π2 = π1 π2 = πΌ2 πΌ1 Muuntaja
© Copyright 2024