Faseverschuiving

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Laagspannings-wisselstroomvoeding
• Twee condensatoren, elk 0,1 µF, niet-gepolariseerd (Radio Shack-catalogus # 272-135)
• Twee weerstanden van 27 kΩ

Ik raad keramische schijfcondensatoren aan omdat ze ongevoelig zijn voor polariteit (niet-gepolariseerd), goedkoop en duurzaam. Vermijd condensatoren met enige polariteitsmarkering, aangezien deze worden vernietigd wanneer ze worden gevoed door wisselstroom!

KRUISVERWIJZINGEN

Lessen in elektrische circuits , Volume 2, hoofdstuk 1:"Basis AC-theorie"

Lessen in elektrische circuits , Volume 2, hoofdstuk 4:"Reactantie en impedantie - capacitief"

LEERDOELSTELLINGEN

• Hoe uit-fase wisselspanningen niet algebraïsch optellen, maar volgens vector (phasor) rekenkunde

SCHEMATISCH DIAGRAM

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Bouw het circuit en meet spanningsdalingen over elk onderdeel met een AC-voltmeter. Meet de totale (voedings)spanning met dezelfde voltmeter. U zult ontdekken dat de spanningsdalingen niet . doen optellen om gelijk te zijn aan de totale spanning. Dit komt door faseverschuivingen in het circuit:de spanning die over de condensatoren valt, is uit fase met de spanning die over de weerstanden valt, en dus kloppen de spanningsdalingscijfers niet zoals je zou verwachten. Rekening houdend met de fasehoek, doen ze optellen is gelijk aan het totaal, maar een voltmeter geeft geen fasehoekmetingen, alleen amplitude.

Probeer de spanning die over beide weerstanden tegelijk valt te meten. Deze spanningsval zal gelijk aan de som van de spanningsdalingen gemeten over elke weerstand afzonderlijk. Dit vertelt u dat de golfvormen van de spanningsval van beide weerstanden in fase zijn met elkaar, omdat ze eenvoudig en direct worden toegevoegd.

Meet de spanning die over beide condensatoren tegelijk is gevallen. Deze spanningsval, zoals de daling gemeten over de twee weerstanden, zal gelijk aan de som van de spanningsdalingen gemeten over elke condensator afzonderlijk. Evenzo vertelt dit u dat de golfvormen van de spanningsval van beide condensatoren in fase met elkaar zijn.

Aangezien de voedingsfrequentie 60 Hz is (huishoudelijke stroomfrequentie in de Verenigde Staten), berekent u de impedanties voor alle componenten en bepaalt u alle spanningsdalingen met behulp van de wet van Ohm (E=IZ; I=E/Z; Z=E/I). De polaire magnitudes van de resultaten moeten nauw overeenkomen met uw voltmeter-uitlezingen.

COMPUTERSIMULATIE

Schema met SPICE-knooppuntnummers:

De twee hoogwaardige weerstanden R_bogus1 en R_bogus1 zijn verbonden over de condensatoren om een ​​DC-pad naar aarde te bieden, zodat SPICE zal werken. Dit is een "oplossing" voor een van de eigenaardigheden van SPICE, om te voorkomen dat het de condensatoren in zijn analyse als open circuits ziet. Deze twee weerstanden zijn in het echte circuit helemaal niet nodig.

Netlist (maak een tekstbestand met de volgende tekst, letterlijk):

phase shift v1 1 0 ac 12 sin r1 1 2 27k r2 2 3 27k c1 3 4 0.1u c2 4 0 0.1u rbogus1 3 4 1e9 rbogus2 4 0 1e9 .ac lin 1 60 60 * Spanning over elk onderdeel:. print ac v(1,2) v(2,3) v(3,4) v(4,0) * Spanning over paren van vergelijkbare componenten .print ac v(1,3) v(3,0) .end 

GERELATEERD WERKBLAD:

• Werkblad Wisselstroom
• Werkblad AC-fase