Déphasage

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• Alimentation CA basse tension
• Deux condensateurs, 0,1 µF chacun, non polarisés (catalogue Radio Shack n° 272-135)
• Deux résistances de 27 kΩ

Je recommande les condensateurs à disque en céramique car ils sont insensibles à la polarité (non polarisés), peu coûteux et durables. Évitez les condensateurs avec tout type de marquage de polarité, car ils seront détruits s'ils sont alimentés en courant alternatif !

REFERENCES CROISEES

Leçons En Circuits Électriques , Volume 2, chapitre 1 :« Théorie de base de l'AC »

Leçons En Circuits Électriques , Volume 2, chapitre 4 :« Réactance et impédance—Capacitif »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Comment les tensions CA déphasées ne s'additionnent pas algébriquement, mais selon l'arithmétique vectorielle (phaseur)

SCHÉMA SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

Construisez le circuit et mesurez les chutes de tension sur chaque composant avec un voltmètre CA. Mesurez la tension totale (d'alimentation) avec le même voltmètre. Vous découvrirez que les chutes de tension ne pas additionner pour égaler la tension totale. Cela est dû aux déphasages dans le circuit :la chute de tension dans les condensateurs est déphasée avec la chute de tension dans les résistances, et donc les chiffres de chute de tension ne s'additionnent pas comme on pourrait s'y attendre. En tenant compte de l'angle de phase, ils le font additionner pour égaler le total, mais un voltmètre ne fournit pas de mesures d'angle de phase, seulement l'amplitude.

Essayez de mesurer la chute de tension entre les deux résistances à la fois. Cette chute de tension va égale la somme des chutes de tension mesurées sur chaque résistance séparément. Cela vous indique que les deux formes d'onde de chute de tension des résistances sont en phase l'une avec l'autre car elles s'ajoutent simplement et directement.

Mesurez la chute de tension entre les deux condensateurs à la fois. Cette chute de tension, comme la chute mesurée entre les deux résistances, va égale la somme des chutes de tension mesurées aux bornes de chaque condensateur séparément. De même, cela vous indique que les deux formes d'onde de chute de tension des condensateurs sont en phase l'une avec l'autre.

Étant donné que la fréquence d'alimentation est de 60 Hz (fréquence d'alimentation domestique aux États-Unis), calculez les impédances de tous les composants et déterminez toutes les chutes de tension à l'aide de la loi d'Ohm (E=IZ; I=E/Z; Z=E/I). Les magnitudes polaires des résultats doivent correspondre étroitement à vos lectures de voltmètre.

SIMULATION INFORMATIQUE

Schéma avec les numéros de nœud SPICE :

Les deux résistances de grande valeur R_bogus1 et R_faux1 sont connectés aux condensateurs pour fournir un chemin CC à la terre afin que SPICE fonctionne. Il s'agit d'un "correctif" pour l'une des bizarreries de SPICE, pour l'éviter de voir les condensateurs comme des circuits ouverts dans son analyse. Ces deux résistances sont totalement inutiles dans le circuit réel.

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