Izmjenična struja

Struju kojoj se smjer i iznos u vremenu mijenjaju zovemo izmjenična struja. Opisujemo ju periodičnim funkcijama:

\( u = U_0\sin{\omega t} \)
\( i= I_0\sin{\omega t} \)

\(U_0\) i \(I_0\) su amplitude napona i struje kod izmjenične struje, a \(\omega\) je kružna frekvencija. Za računanje rada i snage strujnog kruga s izvorom izmjenične struje koristimo efektivne vrijednosti struje i napona koje iznose:

\( U_{eff} = \frac{U_0}{\sqrt{2}} \)
\( I_{eff} = \frac{I_0}{\sqrt{2}} \)

RLC krug

RLC krug se sastoji od izvora (izmjenične) struje, otpornika, zavojnice i kondenzatora. Otpor zavojnice nazivamo induktivni otpor \(R_L\), a otpor kondenzatora zovemo kapacitivni otpor \(R_C\). Oni iznose:

\( R_C = \frac{1}{\omega C} \)
\( R_L = L \omega \)
Fizika -  | Gradivo.hr Fizika -  - Gradivo.hr

Na slici je shematski prikaz RLC kruga izmjenične struje. Ukupni otpor takovoga kruga zovemo impedacija i računamo po formuli:

\( Z = \sqrt{R^2 + (R_L - R_C)^2} \)

Prema Ohmovom zakonu struja u nekom trenutku jednaka je omjeru napona i ukupnog otpora (impedancije):

\( I = \frac{U}{Z} \)

Rezonancija

Stanje kruga u kojem je ukupan otpor minimalan, odnosno u kojem krugom teče maksimalna struja nazivamo rezonancija. U tom slučaju induktivni otpor jednak je kapacitivnom otporu:

\( R_L = R_C \rightarrow Z = R \)

Frekvenciju pri kojoj je krug u rezonanciji zovemo rezonantna frekvencija i najčešće označavamo s \(\omega _0\). Vrijedi:

\(L\omega _0 = \frac{1}{C\omega _0}\)

\(\omega _0 = \sqrt{\frac{1}{LC}}\)

Shema rc kruga

Fizika -  | Gradivo.hr Fizika -  - Gradivo.hr

Kod RC kruga imamo samo otpornik i kondenzator što znači da vrijedi:

\( Z = \sqrt{R^2 + (R_L - R_C)^2} \)

\( Z = \sqrt{R^2 + (0 - R_C)^2} \)

\( Z = \sqrt{R^2 + R_C^2} \)

Shema rl kruga

Fizika -  | Gradivo.hr Fizika -  - Gradivo.hr

Kod RL kruga kapcitivni otpor je jednak nuli i onda vrijedi:

\( Z = \sqrt{R^2 + (R_L - R_C)^2} \)

\( Z = \sqrt{R^2 + (R_L - 0)^2} \)

\( Z = \sqrt{R^2 + R_L^2} \)