האם המתחים של שני זרמים שונים הנמשכים ממקור חילופין יתחברו?

האם מתחים של שני זרמים שונים שמשולבים מקורה חילופין יתחברו?

מתחים של שני זרמים שונים שמשולבים מקורה חילופין (AC) אינם מתחברים באופן פשוט כפי שנכון עבור מקורות זרם ישר (DC). כדי להבין מדוע, חשוב להתייחס לאופן שבו מתח וזרם מתנהגים במעגלים חילופיים.

מונחים מרכזיים במעגלים חילופיים

חיכוך (Z): במעגלים חילופיים, החיכוך הוא מדד להתנגדות המרבית שהמעגל מציג לזרם עקב הימצאות התנגדות (R), אינדוקטיביות (L) וקיבוליות (C). החיכוך הוא כמות מרוכבת הכוללת הן גודל והן זווית פאזה.

יחס פאזה: במעגלים חילופיים, המתח והזרם יכולים להיות מחוץ לפאזה עקב הימצאות רכיבים מגנטיים כמו אינדקטורים וקבלים. ההבדל הפאזי הזה קריטי כאשר מתייחסים להתנהגות המתח והזרם.

חיבור וקטורי: בניגוד למעגלים של זרם ישר, בהם נפילות מתח על רכיבים ניתן לחבר אלגברית, במעגלים חילופיים, נפילות מתח חייבות לחבר וקטורית כי הן יכולות להיות מחוץ לפאזה.

יחסי מתח וזרם

במעגל חילופי, הקשר בין מתח (V), זרם (I) וחיכוך (Z) נתון על ידי:

V=I⋅Z

כאן, V, I ו-Z הם כולם פאזורים, הכוללים מידע הן לגבי הגודל והן לגבי הפאזה.

שני זרמים שונים שמשולבים מקורה חילופין

בהתחשב בסצENARIO שבו שני זרמים שונים (I1 ו-I2) משולבים מקורה חילופין. לכל זרם יהיה החיכוך שלו (Z1 ו-Z2) ומתח קשור (V1 ו-V2)：

V1=I1⋅Z

V2=I2⋅Z

אם הזרמים הללו זורמים דרך חלקים שונים של אותו מעגל או ענפים שונים במקביל, המתחים על כל ענף (V1 ו-V2) אינם מתחברים פשוט. במקום זאת, המתח הכולל על כל המעגל תלוי בהרכבה של המעגל וביחסים הפאזיים בין הזרמים למתחים.

חיבור מקביל

אם שני הזרמים (I1 ו-I2) זורמים דרך ענפים שונים במקביל, המתחים על כל ענף יהיו זהים כי הם חולקים צומת משותף:

V1=V2=V

במקרה זה, הזרם הכולל (I כולל) הוא סכום הזרמים הפרטניים:

I כולל=I1+I2

חיבור סידורי

אם שני הזרמים (I1 ו-I2) זורמים דרך רכיבים שונים בסדר, המתח הכולל על הקומבינציה הסידורית יהיה הסכום הווקטורי של המתחים הפרטניים:

V כולל=V1+V2

עם זאת, מכיוון ש-V1 ו-V2 הם פאזורים, החיבור חייב לקחת בחשבון את ההבדלים הפאזיים:

θ היא הזווית הפאזית בין V1 לבין V2

סיכום

לסיכום, המתחים של שני זרמים שונים שמשולבים מקורה חילופין אינם מתחברים פשוט מכיוון ש:

• הבדלים פאזיים: מתחים במעגלים חילופיים צריכים להיחשב בהתאם להבדלים פאזיים.

• חיכוכים מורכבים: חיכוכים כוללים הן גודל והן פאזה, השפיעים על הקשר בין מתח לזרם.