Was ist eigentlich AC?

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Was ist eigentlich Wechselstrom ? Und Gleichstrom (DC)? Ich habe mehrere Bücher über grundlegende Analysen elektrischer Schaltkreise gelesen und sie sind widersprüchlich.

  1. Einige Bücher sagen, dass Wechselstrom der gleiche ist wie der sinusförmige stationäre Zustand. Das heißt, eine Sinus- oder Cosinusfunktion (tatsächlich sind sie nur horizontal verschoben). Zum Beispiel ist . Acording auf diese Bücher, DC völlig stationär ist (statisch), das heißt, ist die Spannung und den Strom nicht zeitabhängig ( v ( t ) = k , wobei k = c o n s t . ). Ströme haben in jedem dieser Fälle die gleiche Form wie Spannungen.v(t)=Asin(ωt+ϕ)v(t)=kk=const.
  2. Anderen Büchern zufolge ist Wechselstrom jeder Strom, der sein Vorzeichen im Laufe der Zeit ändert (dh abwechselt) ( ). Mit mathematischer Notation: i ( t 1 ) < 0 und i ( t 2 ) > 0 für einige t 1 und t 2, wobei t 1t 2 ist . Es könnte jede Form haben, solange es sein Zeichen wechselt.ti(t1)<0i(t2)>0t1t2t1t2

Ich neige dazu zu denken, dass in der Praxis die erste Option gewinnt, aber vielleicht ist es besser die Etymologie der zweiten Option.

Einige andere Fragen beziehen sich darauf:

  1. Ist Wechselstrom eine Spannung, die die Summe eines sinusförmigen stationären Zustands und einer konstanten Spannung ist? Zum Beispiel, .v(t)=Asin(ωt+ϕ)+k
  2. Ist AC eine Shawtooth-Welle?
ctafur
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Was ist dein Zweck? Verständnis der "AC-Analyse" oder "Kleinsignalanalyse" von Verstärkerschaltungen? Machtverteilung? Netzteil Design? Alle Ihre widersprüchlichen Ansichten sind in unterschiedlichen Kontexten korrekt (obwohl AC normalerweise kein Sägezahn ist, können Sie Beispiele für reine Sägezahn-AC-Wellenformen finden, wenn Sie wissen, wo Sie suchen müssen). Ohne einen Kontext anzugeben, ist dies zu weit gefasst.
Brian Drummond

Antworten:

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AC hat keine genaue Bedeutung, seine Bedeutung kann kontextabhängig sein. Es ist wahrscheinlich besser, verschiedene Wellenformen zu identifizieren und zu fragen, ob sie als Wechselstrom bezeichnet werden könnten.

Eine Sinuswellenform mit einem Mittelwert von Null würde sicherlich als Wechselstrom gelten.

Ein Quadrat, ein Dreieck oder eine andere Wellenform mit einem Durchschnitt von Null würde ebenfalls als Wechselstrom gelten.

Wenn eine dieser Wellenformen einen kleinen Mittelwert ungleich Null hatte, könnten sie als Wechselstrom mit einer kleinen Gleichstromkomponente beschrieben werden.

Im Allgemeinen deutet der "alternierende" Teil der Beschreibung bei Wechselstrom darauf hin (aber er ist nur so schwach wie vorgeschlagen), dass die Wellenform von Zeit zu Zeit die Polarität umkehrt. Wenn eine der obigen Wellenformen einen großen Gleichstromdurchschnitt hatte, so dass sie sich nicht umkehrte, könnte sie als schwankender Gleichstrom oder Gleichstrom mit Welligkeit (wie Michael K betont) oder als Wechselstrom über Gleichstrom bezeichnet werden oder Wechselstrom mit einer großen Gleichstromkomponente. Alles wäre richtig, oder zumindest ist keiner von ihnen falsch.

In allen Fällen, wenn es wirklich darauf ankommt, was die Wellenform ist, dann beschreiben Sie die Wellenformspannung als Funktion der Zeit. Lassen Sie sich nicht davon abhalten, wie verschiedene Personen versuchen, sie zu benennen. Wenn es sich um eine Prüfung oder eine Klassenaufgabe handelt, merken Sie sich, was Ihr Tutor erwartet (in den Notizen), und reproduzieren Sie dies einfach für die Noten.

Neil_UK
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Vielleicht möchten Sie auch erwähnen, dass OP möglicherweise auf den Begriff "Welligkeit" stößt, insbesondere in Bezug auf schwankenden Gleichstrom (eine relativ große Gleichspannung mit einer kleinen Wechselstromkomponente). Die Welligkeit bezieht sich natürlich nicht direkt auf die Wellenform der Spannung, sondern ist die Änderung des Spitze-Spitze-Werts der Nicht-Gleichstromkomponente einer meist Gleichstromspannung. (Beispiel: "Diese 13,8-V-Gleichstromversorgung hat eine maximale Welligkeit von 30 mV von Spitze zu Spitze bei Volllast.")
ein CVn
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Das heißt, ich gebe dies eine +1 auch nur für den letzten Absatz allein. Das ist die eigentliche Lektion zum Mitnehmen (oder zum Mitnehmen?) Aus all dem; Wenn es wirklich klare Definitionen gibt, verlassen Sie sich nicht darauf, dass Ihre Definitionen mit denen der Person übereinstimmen, mit der Sie kommunizieren. Beschreiben Sie
Ein Lebenslauf vom
"AC hat keine genaue Bedeutung, seine Bedeutung kann kontextabhängig sein." So habe ich jetzt gelernt und widerspreche wahrscheinlich allen Büchern, die ich bekommen habe, also bin ich ziemlich neugierig, woher du das bekommst.
Mast
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Das ist eigentlich eine komplexere Frage, als Sie sich vorstellen.

Zum Nennwert betrachten wir die sinusförmigen Volt, die aus der Wand kommen, als Wechselstrom und die Volt, die aus einer Batterie als Gleichstrom kommen, aber in Wirklichkeit sind dies nur zwei, fast reine, allgemein verfügbare Beispiele.

Wie @ThePhoton erwähnt, können in Wirklichkeit alle Spannungen mit zwei Komponenten ausgedrückt werden. Ein DC-Teil und eine AC-Zeitfunktion. Die Zeitfunktion kann alles sein. Ein einfacher Sinus, ein Dreieck, eine Pulswelle, alles, was Sie wollen, mit einer durchschnittlichen Amplitude von Null.

Offensichtlich hat oder sollte die Steckdose einen Null-Gleichstromteil haben, und die Batterie sollte eine Null-Wechselstromfunktion haben. In der Realität hat jedoch fast jedes Signal in gewissem Maße beides.

In der Praxis hängt es zum größten Teil davon ab, welche Informationen das Signal enthält und wie wir es verwenden möchten, ob wir ein Signal AC oder DC nennen.

Beispiel 1: Betrachten Sie den Ausgang eines Brückengleichrichters.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Natürlich ist der Eingang hier AC, aber wie nennen wir den Ausgang?

Wenn wir es für die reguläre Funktion verwenden, um eine Gleichstromquelle zu erzeugen, nennen wir es Gleichstrom, obwohl es sich tatsächlich um eine Wechselstromfunktion mit einer Gleichstromkomponente handelt.

Wenn wir jedoch beabsichtigen, diese voll gleichgerichtete Welle als Signal in einen Verstärker einzuspeisen, würden wir dies als Wechselstromsignal bezeichnen.

Beispiel 2: Betrachten Sie einen einfachen DC-vorgespannten Verstärker

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wieder ist der Eingang offensichtlich klassischer Wechselstrom, aber um richtig zu funktionieren, wird eine Gleichspannungskomponente hinzugefügt und der Ausgang endet mit einer Gleichstromkomponente von Q. Wir würden den Ausgang jedoch trotz der Vorspannung immer noch als Wechselstromsignal bezeichnen.

Tatsächlich gilt dies auch dann, wenn das Eingangssignal entfernt wird. Auf dem Oszilloskop mag der Ausgang wie eine Gleichspannung aussehen, aber wir würden ihn als ein (vorgespanntes) Wechselstromsignal mit einer Amplitude von Null bezeichnen.

Beispiel 3: Ist es AC oder DC?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sie können diese Wellenform als Gleichspannung mit einer Welligkeit oder als Wechselspannung mit großem Gleichstromversatz bezeichnen.

Beides könnte richtig sein. Welches korrekter ist, hängt ganz davon ab, wie das Signal verwendet wird. In einigen Anwendungen können beide sogar zutreffen.

Abschließend:

Anders als die einfachsten Beispiele für Netz- und Batteriespannungen sind die Begriffe AC und DC relativ und anwendungsspezifisch. Welchen Begriff Sie verwenden oder hören, sollte eine bestimmte höhere utilitaristische Bedeutung haben.

Trevor_G
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Hallo Trevor. +1. Ich bin mir nicht sicher, ob Sie wissen, dass Sie die Größe der Imgur-Bilder ändern können, indem Sie einen Buchstaben vor dem Punkt im Dateinamen einfügen. egistack.imgur.com/IOl0W m .jpg konvertiert es in ein mittelgroßes 320 x 320-Bild. Die handlichen sind 't' für Thumbnail, 'm' für mittel, 'l' für groß und 'h' für groß! Weitere Informationen finden Sie unter bitmapcake.blogspot.ie/2015/05/… . Dies kann dazu beitragen, dass Bilder wie in Beispiel 1 besser zum Text des Beitrags passen.
Transistor
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Könnten Sie die resultierende DC + AC-Spannung nicht einfach als eine andere Erdungsreferenz betrachten, solange die DC-Vorspannung konstant ist? Schließlich ist eine Gleichstromvorspannung von +676 Volt (oder ein anderer Wert) nichts Besonderes. Das hängt nur wirklich davon ab, woran Sie messen. Wenn Sie dies tun, wird es offensichtlich (oder ...?), Dass eine reine Gleichstromvorspannung für die Frage, ob eine Spannungswellenform Wechselstrom oder Gleichstrom ist, irrelevant ist.
Ein Lebenslauf vom
@ MichaelKjörling in der Tat, die Voreingenommenheit ist ein relativer Begriff, guter Punkt.
Trevor_G
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Es gibt zwei verschiedene Definitionen von AC und DC, die nicht vollständig miteinander übereinstimmen.

  1. Ein Signal ist DC, wenn es immer das gleiche Vorzeichen hat, entweder immer positiv oder immer negativ. Ein Signal ist Wechselstrom, wenn es manchmal negativ und manchmal positiv ist.

  2. Ein Signal ist DC, wenn es sich nicht zeitlich ändert, und AC, wenn es sich zeitlich ändert und einen Mittelwert von 0 hat. (Nb: Dies bedeutet, dass nicht jedes Signal wie wir als rein AC oder rein DC kategorisiert werden kann siehe unten)

Ich weiß nicht, woher die erste Definition kommt oder welches Unterfeld sie bevorzugt, aber ich habe gesehen, dass sie einige Male auf Stackexchange und anderen Online-Sites verwendet und energisch verteidigt wurde.

Die zweite Definition ist nach meiner Erfahrung diejenige, die in der Schaltungstheorie und den meisten akademischen Arbeiten in EE verwendet wird. Der Wert dieser Definition ist, dass jedes Signal in AC- und DC-Komponenten wie unterteilt werden kann

v(t)=vdc(t)+vac(t),

vdc(t)=constant

Mit diesen Definitionen können wir in vielen Schaltkreisen Wege finden, das Schaltkreisverhalten zu verstehen, indem wir die Auswirkungen der DC- und AC-Komponenten des Signals getrennt analysieren. Wenn beispielsweise die Amplitude der Wechselstromkomponente klein ist, kann ihr Verhalten möglicherweise in einem linearisierten Modell einer Schaltung analysiert werden, selbst wenn die Schaltung nichtlinear ist.

Das Photon
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+1 RE: "Ich weiß nicht, woher die erste Definition kommt" ... wahrscheinlich aufgrund der Tatsache, dass wir, sobald Wechselstrom durch einen Gleichrichter geleitet wird, DC nennen, obwohl wir wissen, dass es sich nur um eine gefaltete Sinuswelle handelt.
Trevor_G
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@ Trevor, Ja, ich vermute, es ist aus der Machtwelt, aber ich weiß es nicht wirklich.
Das Photon
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Natürlich gibt es in gewissem Sinne keinen echten Gleichstrom, der für alle Zeiten konstant bleibt. Ihre Schaltung musste eingeschaltet sein, bevor Sie sie verwenden konnten, und sie wird schließlich ausgeschaltet.
Peter Green
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@ PeterGreen, das stimmt. Wenn Sie bedenken, dass es auch keine wirklich idealen Drähte ohne Widerstand oder Schaltkreise gibt, die klein genug sind, um keine Strahlung zu erzeugen, basiert die gesamte Schaltungstheorie eher auf nützlichen Näherungen als auf perfekten Modellen.
Das Photon
Eine schwankende Spannung mit stabiler Polarität ist Gleichstrom. Alles, was die Polarität überschreitet ('durch 0 gehen'), ist Wechselstrom. Gleichstrom ist nicht dasselbe wie Konstantstrom.
Mast
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Wie Sie bemerkt haben, ist "AC" ein Begriff mit mehreren Definitionen.

  • Wechselstrom bedeutet Wechselstrom! Zeitraum! Hör nicht auf andere !!!

:) :)

  • Wechselstrom bedeutet nur Sinuswellen: Wechselspannung und Wechselstrom. (Nun, Cosinus ist auch akzeptabel.)

  • AC bedeutet "dynamisch" oder "sich ändernd". Wenn es sich nicht ändert, ist es statisch und DC.

In diesem Fall ist eine schmale Spannungsspitze kein Wechselstrom, weil sie kein Strom ist, sondern auch nur Wechselstrom, da sie sich schnell ändert. Aber es ist wirklich kein Wechselstrom, da es nur eine Polarität hat; es überschreitet nicht Null oder ändert sich nicht hin und her. Aber es ist auch keine Klimaanlage, weil es nicht sinusförmig ist !!!

Vermeiden Sie dumme Argumente und achten Sie immer darauf, der "Single True Meaning" von Wörtern nachzujagen. Das nennt man eine "schnelle Schlacht".

Dies wurde in Gullivers Reisen gut parodiert, wo die Liliputaner einen Krieg zwischen Big-Endianern und Little-Endianern hatten. Es sieht so aus, als könnte Johnathan Swift die Zukunft und das Internet kommen sehen. Der dumme Liliputanische Krieg beinhaltete: riesige und wimmelnde Scharen ... von winzigen kleinen Leuten ... an den Kehlen der anderen ... die um den One True Way-Weg kämpfen , um ein Ei zu knacken.

wbeaty
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Strom ist die Ladungsbewegung. Die Ladungsträger in einem leitenden Material wie einem Kupferdraht sind Elektronen.

Wenn auf ein Elektron eine Kraft ausgeübt wird, bewegt es sich. Beim Umgang mit Elektrizität geht es um die elektromagnetische Kraft .

Bei Wechselstrom bewegen sich die Elektronen im Durchschnitt hin und her, hin und her usw., aber ihre durchschnittliche Position ändert sich nicht.

Bei Gleichstrom bewegen sich die Elektronen im Durchschnitt in eine Richtung.

Siehe auch: Wikipedia: Driftgeschwindigkeit .

Andrew Morton
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