Wikipediasta lainattua:
Vaihekulman avulla kuvataan sinimuotoisten signaalien (usein virran tai jännitteen) keskinäisiä vaihe-eroja.
Lisäksi puhutaan, että jännite voi olla virtaa jäljessä tai virtaa edellä. Ymmärrän kompleksilukuja sen verran, että pysyn näissä jutuissa matemaattisessa pyörittelyssä mukana, mutta käytännön ymmärrys tökkii. Mitä se tarkoittaa käytännössä, että jännite olisi virtaa jäljessä?
Vaihekulman avulla kuvataan sinimuotoisten signaalien (usein virran tai jännitteen) keskinäisiä vaihe-eroja.
Lisäksi puhutaan, että jännite voi olla virtaa jäljessä tai virtaa edellä. Ymmärrän kompleksilukuja sen verran, että pysyn näissä jutuissa matemaattisessa pyörittelyssä mukana, mutta käytännön ymmärrys tökkii. Mitä se tarkoittaa käytännössä, että jännite olisi virtaa jäljessä?
Vastaukset 10
Vanhimmat
Vaihtovirran ja -jännitteen vaihe-ero on juuri sitä, että toinen on toista jäljessä, eli näiden aaltokuvaajat ajan suhteen päällekkäin asetettuna eivät "täsmää".
Olleellist tietenkin on, että kyseessä on vaihtojännite vakiotaajuudella ja amplitudilla. Muutoin tilanne ei ole vakaa. Puhtaasti kapasitiivisessa kuormassa ännitteen ja virran välille syntyy vaihe-ero siten, että virta on 90 asteen verran edellä jännitettä, eli jännite on virtaa jäljessä. Induktiivinen kuorma puolestaan vastustaa virran muutosta, jolloin jännite kukee edellä. Käytännössä piirissä on aina resistanssia, kapasitanssia ja induktanssia, muttei mennä nyt siihen.
Esimerkiksi kondensaattorille pätee
U = Q/C
dU/dt = I/C
I = C dU/dt
Jos U(t) = U0 sin(wt), niin
I(t) = wC U0 cos(wt)
sin(wt) = cos( wt-pii/2 )
Jännitteen U(t) ja virran I(t) välillä on vaihe-ero -pii/2. Virta seuraa jännitettä "vaiheessa".
Esimerkiksi kondensaattorille pätee
U = Q/C
dU/dt = I/C
I = C dU/dt
Jos U(t) = U0 sin(wt), niin
I(t) = wC U0 cos(wt)
sin(wt) = cos( wt-pii/2 )
Jännitteen U(t) ja virran I(t) välillä on vaihe-ero -pii/2. Jännite seuraa virtaa "vaiheessa".
Esimerkiksi kondensaattorille pätee
U = Q/C
dU/dt = I/C
I = C dU/dt
Jos U(t) = U0 sin(wt), niin
I(t) = wC U0 cos(wt)
sin(wt) = cos( wt-pii/2 )
Jännitteen U(t) ja virran I(t) välillä on vaihe-ero -pii/2. Jännite seuraa virtaa "vaiheessa".
Yleensä puhutaan että virta on jäljessä tai edellä jännitettä, koska virtaa ei voi syntyä ilman jännitettä. Eikä se virtakaan voi olla oikeasti edellä jännitettä, näennäinen edellä oleva virta on vain edellisen jännitehuipun aikana varastoitunutta vanhaa energiaa joka pääsee purkautumaan kun jännite laskee.
Kerropa se, miten umpinaiseen johdinsilmukkaan voi syntyä virta kun siinä ei ole mitään jännitettä.
Kondensaattorissa jännitteen muutos on verrannollinen virtaan ja kelassa jännite on verrannollinen virran muutokseen.
Käytännön esimerkkejä integraattorista (konkka) ja derivaattorista (kela).
Jos kondensaattori C on varattu jännitteeseen U, niin kondensaattorin energia on E=(1/2) C U^2. Jos kelan L läpi kulee virta I, niin kelan energia on E=(1/2) L I^2. Konkassa energia on varastoitunut sähkökenttään ja kelassa magneettikenttään.
Jos ideaaliset kela ja konkka kytketään rinnan, niin syntyy värähtelypiiri, jossa energia siirtyy vuorotellen toisesta toiseen. Lankaheilurissa pallon liike-energia ja potentiaalienergia vaihtuvat toisikseen.