Tensión de salida del circuito de phasor / CA Pregunta

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Tenemos un circuito bastante simple, solo una fuente de voltaje de 10V en serie con una impedancia de 1.8k ohmios y un capacitor con una capacitancia de 100nF. Se nos pide que verifiquemos el voltaje a través del capacitor en varias frecuencias.

Me dijeron que usamos la reactancia del condensador para encontrar el voltaje, que es 1/wC . Hago (lo que pensé que era) una división de voltaje simple a través del capacitor, que pensé que era solo V * Xc/(Xc + R) con Xc siendo la reactancia del capacitor y R siendo la impedancia del otro elemento.

Las respuestas que recibo tienen sentido, pero las soluciones dicen que debería haber usado esta fórmula: V * Xc / sqrt(Xc^2 + R^2) . Las respuestas que obtengo usando cualquiera de las dos fórmulas son similares, pero ¿por qué usaría esa segunda fórmula? ¿De dónde sacaron eso?

    
pregunta Jordan

2 respuestas

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Para una corriente compartida en una resistencia y un condensador, podría tener la tentación de decir: -

\ $ V_ {SUPPLY} = V_R + V_C \ $ (incorrecto)

Esto no sería cierto porque la tensión a través de un condensador no sube y baja sinusoidalmente a medida que la corriente sube y baja sinusoidalmente. Para un condensador, la corriente y el voltaje se ven así: -

enlace

En otras palabras, es 90 grados fuera de fase con el voltaje. Esto se debe a que la fórmula básica para un condensador es

\ $ I = C \ dfrac {dV} {dt} \ $

Y, si V es un voltaje de onda sinusoidal, entonces tengo que ser una corriente de coseno.

Si en lugar de formas de onda reales los dibujáramos como fasores, representaríamos los voltajes y la corriente de esta forma: -

Asíqueahora,siqueremos"relacionar" el suministro de V a los voltajes individuales del condensador y la resistencia, debemos agregarlos mediante el uso de Pythagorous, es decir,

\ $ V_ {SUPPLY} = \ sqrt {V_R ^ 2 + V_C ^ 2} \ $.

De esto se deduce que las impedancias también se agregan de esta manera.

    
respondido por el Andy aka
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Respuesta simple: Triángulos rectángulos.

Vamos a \ $ Z = \ sqrt {R ^ 2 + X_C ^ 2} \ $. Esto significa que Z es la hipotenusa de un triángulo rectángulo, donde \ $ X_C \ $ es la pierna opuesta.

Entonces \ $ \ frac {X_C} {\ sqrt {R ^ 2 + X_C ^ 2}} \ $ is \ $ \ frac {opp} {hyp} \ $, o el seno de un triángulo rectángulo. Si lo multiplicamos por la hipotenusa de otro triángulo rectángulo \ $ V_S \ $ (tensión de fuente aplicada), obtendremos el componente opuesto al segundo triángulo o \ $ V_C \ $.

Respuesta larga:

La ley de voltaje de Kirchhoff debe cumplirse para cualquier circuito.

En un circuito de CC, o un circuito de CA puramente resistivo, capacitivo o inductivo (ideal), su enfoque de división de voltaje para circuitos en serie funcionaría porque todos los voltajes van en la misma dirección.

KVL: \ $ V_S = V_1 + V_2 \ $

Pero no funciona cuando se conectan diferentes componentes en un circuito de CA.

KVL todavía funciona en cualquier circuito de CA, pero como vectores.

KVL: \ $ \ overrightarrow {V_S} = \ overrightarrow {V_R} + \ overrightarrow {V_C} \ $

Esto se simplifica, porque en un circuito en serie la corriente está en fase con \ $ V_R \ $ (horizontal) y las derivaciones actuales \ $ V_C \ $ en 90 ° (vertical). Esto forma dos patas de un triángulo rectángulo llamado diagrama de fasor.

KVL: \ $ \ overrightarrow {V_S} = \ overrightarrow {V_R} + \ overrightarrow {V_C} = \ sqrt {V_R ^ 2 + V_C ^ 2} \ $

La oposición forma otro triángulo rectángulo llamado triángulo de impedancia \ $ Z = \ sqrt {R ^ 2 + X_C ^ 2} \ $. El poder forma un tercer triángulo rectángulo llamado el triángulo de poder \ $ S = \ sqrt {P ^ 2 + Q_C ^ 2} \ $.

Sus soluciones pueden parecerse a la división de voltaje, pero en realidad es solo disparador.

    
respondido por el StainlessSteelRat

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