เครื่องมือที่ให้กำเนิด ไฟฟ้ากระแสสลับอย่างง่าย ๆ จะประกอบด้วยขดลวดหมุนอยู่ในสนามแม่เหล็ก การทำงานเป็นไปตามกฎการเหนี่ยวนำไฟฟ้าของฟาราเดย์ ปลายทั้งสองของขดลวดต่อกับวงแหวนปลายละวง การใช้งานทำได้โดยต่อสายไฟจากวงแหวนนี้โดยมีแปรงแตะอยู่ระหว่างวงแหวนกับสายไฟ เรียกเครื่องมือนี้ว่าเครื่องกำเนิดกระแสสลับ (Alternating currentgenerator หรือ alternator)
เมื่อขดลวดหมุนตัดสนามแม่เหล็กด้วยความเร็วเชิงมุมสม่ำเสมอ = ω = 2πfเรเดียน/วินาที เมื่อ f คือความถี่เป็นรอบต่อวินาที สมการแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เวลาใด ๆคือ v = Vm sin ωt .................... (1)
Vm คือ แรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงสุดในวงจร หรือเรียกว่า Voltage Amplitude วงจรกระแสไฟฟ้าสลับที่ง่ายที่สุดคือวงจรที่ประกอบด้วยตัวต้านทาน 1 ตัว และแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งจะแทนด้วยสัญลักษณ์
รูปแสดงความต่างศักย์และกระแสไฟฟ้า บนตัวต้านทานเมื่อเวลา t ใด ๆและแผนภาพเฟเซอร์แสดงให้เห็นถึงกระแสมีเฟสตรงกับความต่างศักย์ความต่างศักย์ไฟฟ้าและปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวต้านทานจะเปลี่ยนไปตามเวลา สามารถแสดงเป็นกราฟได้ดังรูป
4.3 ความต่างศักย์ไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่ตกคร่อม R จะมีลักษณะที่เรียกว่า “in phase” หรือมีเฟสตรงกัน เมื่อความต่างศักย์มีค่าสูงสุด กระแสไฟฟ้าก็จะมีค่าสูงสุด และเมื่อความต่างศักย์มีค่าต่ำสุด กระแสไฟฟ้าก็จะมีค่าต่ำสุดด้วย สมการทั่วไปของกระแสไฟฟ้าสลับที่ไหลผ่านตัวต้านทาน R คือi = Rm V sin 2πt= Im sin 2πft .................... (2)เมื่อ Im = Vm / R
แรงเคลื่อนไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าของวงจรกระแสสลับมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาตั้งแต่ 0 ถึง Vm หรือ Im ค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าและกระแสที่วัดได้จะเป็นค่าที่ขณะใดขณะหนึ่งของเวลา เนื่องจากมีลักษณะเป็นเส้นโค้งรูป sine ค่าเฉลี่ยของกระแสไฟฟ้าใน 1 รอบจึงมีค่าเป็นศูนย์เพราะขนาดของกระแสในทิศทางที่เป็นบวกและทิศทางที่เป็นลบมีขนาดเท่ากัน แต่ทิศทางของกระแสที่ไหลสลับไปกลับมาไม่มีผลต่อกำลังไฟฟ้าที่ตกคร่อมบนอุปกรณ์ไฟฟ้า
ค่ายังผลของกระแสไฟฟ้าสลับ หมายถึง ค่าของกระแสไฟฟ้าตรงค่าหนึ่ง ซึ่งจะทำให้ เกิดพลังงาน (ความร้อน, แสง, เสียง) บนตัวต้านทานตัวหนึ่งได้เท่ากันในเวลาที่เท่ากัน
กระแสไฟฟ้าค่ายังผลบางครั้งเรียกว่าค่าเฉลี่ยกำลังสอง (root mean square current, Irms) เพราะค่าเฉลี่ยของกระแสไฟที่ได้มาจากการนำค่ากระแสไฟฟ้ายกกำลังสองแล้วถอดรากที่สอง
2.วงจรที่มีขดลวดเหนี่ยวนำหรือตัวเก็บประจุ
2.1 วงจรไฟสลับที่มีเฉพาะขดลวดเหนี่ยวนำ
ในวงจรที่มีขดลวดเพียงอย่างเดียว กระแสไฟฟ้าที่ผ่านขดลวดจะตามหลังความต่างศักย์ที่ตกคร่อมขดลวดอยู่ 90 องศาเสมอ
2.2 วงจรไฟสลับที่มีเฉพาะตัวเก็บประจุ
กราฟกระแสนำหน้าความต่างศักย์ที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุอยู่ 90 องศา
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น