Ellenállás váltakozó áramú körben
Célok
Ebben a témakörben az ellenállás viselkedését vizsgáljuk szinuszosan váltakozó áramú körben.
Tudjuk, hogy egyenáramú áramforrás esetén az Ohm törvény érvényesül. Sejtésünk, hogy az ellenállás "viselkedése" nem fog változni, nem kell újratanulni mindazt, amit egyenáramú köröknél már megtanultunk.
Kísérlet
Itt az ideje, hogy megismerkedjünk a TINA szimulációs szoftverrel. Nézzed meg alaposan az alábbi videót, majd próbálj meg a saját szimulációs programoddal is megépíteni egy hasonló áramkört. A TINA szoftver kezelését észrevétlenül fogod elsajátítani.
Tehát: Katt ide!
Feladat:
Építsd meg az ábrán látható áramkört!
Használj feszültséggenerátort (változtatható frekvencia és amplitúdó, szinuszos jelalak), multiméter (ahol vagy amper vagy voltmérő állásba kapcsolhatsz), és ellenőrizzed az Ohm törvény teljesülését! Az ellenállás értékét is változtasd! (katt rá, és beírhatod az új értéket!)!
Próbálgassad az áramkör működését, és minden esetben gondold át, hogy vajon miért mérik ezt az értéket a műszerek!
Fázisban van?
Az eddigiek során láttuk, hogy a generátor jelelekjának megfelel az ellenálláson eső feszültség jelalakja, és azt is láttuk, hogy teljesül az ohm törvény. A kérdés, hogy az ellenállás áramának milyen a jelalakja? Ehhez végezzük el az alábbi gondolat kísérletet:
Bontsuk fel a feszültségfüggvényünket rengeteg apró részre, ahogy az ábrán látható:
Az apró darabokat már tekinthetjük egyenfeszültségeknek, minden apró darabnál megrajzolhatjuk az áramértékeket. Ahol a U-nek nullátmenete van, ott nyilván nem folyik áram, ahol a U maximális, ott folyik a legnagyobb értékű áram stb. Ez minden kis apró darabra megtéve, szinuszjelet kapunk. Sőt, azt is megfigyelhetjük, hogy minden elemi esetben az áram és feszültség iránya azonos. Tehát az áram és feszültség jelalakja is, iránya is azonos, az egyik jel nincs eltolva a másikhoz képest, elektrotechnikailag ezt úgy mondjuk, hogy az áram és a feszültség fázisban van.
Vektorok és időfüggvények
Következtetések:
Az ohmos ellenállás váltakozó áramú körökben (előzetes sejtésünknek megfelelően) ugyanúgy viselkedik, mint egyenáramú körökben. Az áramkör működésének szabályait nem befolyásolja sem a váltakozó feszültségű generátor feszültségének, sem pedig frekvenciájának változása.
Az ellenállás frekvenciafüggetlen alkatrész.
Az áram és a feszültség fázisban van egymással.
Összefoglalás:
A mellékelt animáció összegezve tartalmazza az elmondottakat. Figyelj arra, hogy az ellenállás kerüljön kiválasztásra! Kérlek katt!!
Érdekesség
Minden igaz, amit az előzőekben tanultunk az ellenállások "állandóságáról".....ideális alkatrészeket tekintve.
Az ellenállás azonban egy valódi alkatrész, így nagy frekvenciákon (Skin effektus miatt) kismértékben, de frekvenciafüggővé válik.
A valódi ellenállások értéke melegedéskor sem marad teljesen a névleges szinten.