växelströmskrets

En växelströmskrets är en elektrisk krets där spänningen och strömmen varierar över tid, oftast i form av en sinusvåg med frekvensen f. De viktigaste komponenterna är resistorer (R), induktorer (L) och kondensatorer (C). Dessa kan kopplas i serie, parallellt eller i kombination, och deras egenskaper avgör hur spänning och ström förhåller sig vid olika frekvenser. Analysen av växelströmskretsar använder ofta fasorer och komplex impedans. Varje komponent bidrar med en viss fasförskjutning och amplitud.

Impedansen sammanfattar hur varje komponent motverkar växelström: Z_R = R, Z_L = jωL, Z_C = -j/(ωC), där ω = 2πf. I en krets gäller Ṽ = Ĩ Z för serier, och spänningsdelning och strömfördelning följer från summan av impedanser. Kirchhoffs lagar används i komplex form. Med phasoranalys och frekvensdomänens synsätt får man ett överskådligt sätt att studera förstärkning, filtrering och resonans.

Effekt och kraft beskrives med S = Ṽ Ĩ*, P = Re(S) och Q = Im(S). Kraftfaktorn pf = cosφ anger hur stor del av den skenbara effekten som omvandlas till verklig energi. Resonans uppkommer i RLC-nät; ω0 = 1/√(LC) i seriella respektive parallella topologier. Vid resonance blir den reaktiva komponenten liten och impedansen domineras av resistansen, vilket ger en maximal ström i seriekretsen.

Transformatorer används för att förändra spänning och impedans i växelströmskretsar genom magnetisk koppling. Omförhållandet a = N2/N1 bestämmer Spänning och impedans transformation enligt V2 = V1/a och Z_in = a^2 Z_load. Användningsområden inkluderar elkraft, ljud- och radiokommunikation, samt mätteknik.