Vaihtovirtapiireistä

Vaihtovirtapiireistä tarkoitetaan sähköpiirejä, joissa käytetään vaihtovirtaa (AC). Jännite ja virta muuttuvat ajassa, tyypillisesti toistuvalla taajuudella, Suomessa 50 Hz ja muualla 60 Hz. Yleisiä komponentteja ovat resistorit (R), kondensaattorit (C) ja keloja eli induktorit (L), sekä muuntajat.

AC-piireissä virran ja jännitteen suhteet voivat olla sekä resistiivisiä että reaktiivisia; analyysi pohjautuu kompleksiseen impedanssiin Z, jonka muodossa Z = R + jX, missä X_L = ωL ja X_C = -1/(ωC). Taajuus on ω = 2πf.

Piirit voivat olla sarja- tai rinnankytkettyjä. Kokonaisimpedans saadaan näiden yhdistelmistä: sarjassa Z_tot = Z1 + Z2 + ..., rinnassa 1/Z_tot = 1/Z1 + 1/Z2 + .... Reaktiiviset osat X_L ja X_C määräävät vaihe-eron; resonanssi tapahtuu, kun piirin reaktiiviset osat kumoavat toisensa siten, että Z:n arvo saavuttaa erityisen tilan.

Tehot AC-piireissä määritellään RMS-arvoin: P = V_rms I_rms cosφ (reaalinen teho), Q = V_rms I_rms sinφ (reaktiivinen teho), ja S = V_rms I_rms (näennäinen teho). Tehokerroin cosφ kuvaa virran ja jännitteen yhteisvaikutusta.

Esimerkkejä sovelluksista ovat suodattimet sekä RC-, RL- ja RLC-piirit, joilla muokataan taajuusvasteita. Muuntajat perustuvat magneettiseen kytkentään; ideaalissa tapauksessa V1/V2 = N1/N2 ja I1/I2 = N2/N1, jolloin teho säilyy.

Mittauksissa käytetään oskilloskooppeja ja AC-mittausvälineitä RMS-arvojen ja vaiheiden sekä impedanssien mittaamiseen.