Почему напряжение на нагрузке больше, чем напряжение питания в цепи переменного тока?

Я играл с электроникой и проверял уравнение:

Икс "=" 1 2 π ф С

где Икс сопротивление конденсатора, ф это частота, С это емкость.

В качестве источника питания используется трансформатор 220/10 В без выпрямителя, поэтому он вырабатывает переменный ток. Частота 50-60 Гц.

я рассчитал Икс из уравнения и равна 2,8 K .

Я хотел проверить свои расчеты, поэтому я измерил напряжение переменного тока на обоих р и С , и я ожидаю, что соотношение между напряжениями будет указывать на соотношение между сопротивлениями как.

Я заметил кое-что странное, это сумма напряжений на р и напряжение на С действительно больше, чем напряжение питания: В С + В р "=" 14,5 вольт!! И когда я измеряю общее напряжение на р и С вместе это 10,5 В.

Кроме того, соотношение между напряжениями не указывает на соотношение между сопротивлениями.

Я провел этот эксперимент с разными резисторами и крышками, но у меня возникла та же проблема.

Почему сумма напряжений больше напряжения питания? Я что-то пропустил?

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Только с одним (основным) реактивным компонентом это просто невозможно. Либо у вас были (довольно) длинные провода, либо вы не правильно измерили. Как вы снимали мерки?
Я настроил свой мультиметр на измерение напряжения переменного тока. Я помещаю два реквизита на резистор и читаю Vr. затем я положил два реквизита на кепку и прочитал Vc. Когда я добавил Vr + Vc, результат был около 14,5 вольт. Я снова поставил две опоры на рельсы питания, и напряжение было 10,5!
Какие были единичные показания? У меня есть ощущение, что это может быть связано с фазовым сдвигом между Vr и Vc, что означает, что вам не разрешено складывать показания только вместе. Но я хотел бы подтвердить свои ощущения расчетом или симуляцией.
X - импеданс конденсатора на этой частоте.

Ответы (1)

Напряжения на резисторе и конденсаторе не совпадают по фазе. Их пиковые значения не происходят одновременно. Вы можете увидеть это в симуляции CircuitLab:

Сюжет моделирования

Ваше уравнение для реактивного сопротивления конденсатора игнорирует фазу. Чтобы его включить, нужно использовать комплексные числа:

Икс С "=" 1 Дж 2 π ф С

где Дж "=" 1 . Для конденсатора емкостью 1 мкФ при частоте 55 Гц это дает:

Икс С "=" 1 Дж 2 π ( 55   ЧАС г 1   мю Ф ) "=" Дж 2,89   к Ом

Чтобы найти напряжение на конденсаторе, используйте комплексное реактивное сопротивление в уравнении делителя напряжения:

В С "=" В я н Икс С Икс С + р "=" 10,5 0   В Дж 2,89   к Ом Дж 2,89   к Ом + 10   к Ом "=" 2,92 74   В

Напряжение резистора представляет собой разницу между входным напряжением и напряжением конденсатора:

В р "=" В я н В С "=" 10,5 0   В 2,92 74   В "=" 10.09 16   В

Таким образом, пиковое напряжение резистора составляет около 10 вольт, пиковое напряжение конденсатора составляет около 2,9 вольт, а разность фаз между двумя напряжениями составляет ровно 90 градусов.

Причина разности фаз заключается в том, что напряжение на конденсаторе всегда на 90 градусов не совпадает по фазе с его током, а напряжение на резисторе всегда совпадает по фазе с его током. Поскольку два компонента разделяют один и тот же ток, их напряжения должны быть на 90 градусов не совпадают по фазе друг с другом.