ElenaK78/iStock/GettyImages

Varje gång elektroner rör sig genererar de en elektrisk ström. Ström kvantifierar denna rörelse som mängden laddning som passerar en ledare per tidsenhet. I en likströmskrets med stabilt tillstånd är strömmen konstant, medan den i AC- eller RLC-kretsar varierar sinusformigt över tiden. Oavsett kretstyp kan du bestämma toppen eller amplituden för strömmen antingen analytiskt från de styrande ekvationerna eller experimentellt med hjälp av mätinstrument som ett oscilloskop.

TL;DR

Amplituden för en sinusformad ström i en krets som innehåller en kondensator eller induktor ges av koefficienten A i uttrycken

• I =Asin(Bt +C)
• I =Acos(Bt +C)

där B är vinkelfrekvensen (rad/s) och C är fasförskjutningen.

Beräkna strömamplitud med Ohms lag

För en enkel resistiv belastning följer strömmen Ohms lag:

\(I =\frac{V}{R}\)

Här är spänningsamplituden V dividerat med motståndet R ger direkt strömamplituden I . Ingen ytterligare konvertering behövs.

Hantera tidsvarierande strömmar i RLC-kretsar

När kretsen innehåller en kondensator eller en induktor, varierar strömmen sinusformigt. Att lösa differentialekvationerna för kretsen leder till en ström av formen

\(I =A\sin(\,B\,t + C\, )\)

eller

\(I =A\cos(\,B\,t + C\, )\)

I båda fallen är konstanten A representerar toppströmamplituden. Vinkelfrekvensen B är lika med 2πf , där f är frekvensen i hertz och C är fasförskjutningen som bestäms av de initiala förhållandena.

Mäta strömamplitud med ett oscilloskop

Ställ in kretsen och anslut en oscilloskopsond över belastningen (t.ex. ett motstånd, kondensator eller induktor). Oscilloskopet visar en sinusformad spänning som är proportionell mot strömmen i kretsen.

Fastställ spänningsamplitud

Räkna de vertikala divisionerna från mitten av vågformen till dess topp. Multiplicera detta antal med volt/division inställning av oscilloskopet. Till exempel ger en topp vid 4 divisioner med en 5V/div-inställning en spänningsamplitud på 20V.

Beräkna vinkelfrekvens

Räkna de horisontella divisionerna som vågformen spänner över under en hel period. Multiplicera med sekunderna/divisionen inställning. Om perioden omfattar 5 divisioner vid 1ms/div är perioden 5ms (0,005s). Vinkelfrekvensen är då

\(\omega =\frac{2\pi}{T}\)

Konvertera spänningsmätningar till ström

Konverteringen beror på den dominerande reaktiva komponenten:

• Kapacitiv krets: I_amp =V_amp  ×ω×C
• Induktiv krets: I_amp =\frac{V_amp }{\omega×L}

För mer komplexa RLC-nätverk, använd lämplig impedansformel och lös strömamplituden i enlighet därmed.

När du utför dessa beräkningar, verifiera enheter vid varje steg och korskontrollera med simuleringsverktyg som LT-Spice eller MATLAB för komplexa konfigurationer.