آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
جریان متناوب و مقدار مؤثر جریان AC
جریان متناوب همیشه یک‌طرفه نمی‌مونه؛ بالا و پایین رفتن موج رو ببین و حدس بزن مقدار مؤثر چطور با دامنه و فرکانس تغییر می‌کنه.
آزمایش رو شروع کندامنه و فرکانس رو از کنترل‌ها انتخاب کن و اجرا رو بزن. روی نمودار دنبال عبور از صفر، قله و بخش منفی بگرد؛ بعد مقدار پیک و RMS رو کنار هم بخون.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
دامنه رو دو برابر کن
فرکانس رو روی ۱ هرتز بذار. دامنه رو اول ۲ آمپر و بعد ۴ آمپر انتخاب کن و برای هر حالت مقدار پیک و RMS رو بخون.
حدست چیه؟ اگه دامنه دو برابر بشه، مقدار مؤثر هم دو برابر می‌شه؟
توضیح نتیجه رو ببین
با دامنهٔ ۲ آمپر، پیک ۲ و RMS حدود ۱٫۴۱ آمپره؛ با دامنهٔ ۴ آمپر، پیک ۴ و RMS حدود ۲٫۸۳ آمپر می‌شه. هر دو دو برابر می‌شن، چون برای موج سینوسی RMS همیشه یک نسبت ثابت از پیکه.
موج رو تندتر کن، RMS رو مقایسه کن
دامنه رو روی ۴ آمپر نگه دار. فرکانس رو یک بار ۰٫۵ هرتز و بار دیگه ۲ هرتز بذار و عددهای پیک و RMS رو مقایسه کن.
حدست چیه؟ وقتی فرکانس چهار برابر می‌شه، مقدار RMS هم چهار برابر می‌شه یا فقط زمان هر چرخه کوتاه‌تره؟
توضیح نتیجه رو ببین
دوره از ۲ ثانیه به ۰٫۵ ثانیه می‌رسه، اما پیک ۴ آمپر و RMS حدود ۲٫۸۳ آمپر ثابت می‌مونن. نمودار در هر دو حالت دو چرخه رو نشون می‌ده؛ فرکانس زمان‌بندی موج رو عوض می‌کنه، نه نسبت RMS به پیک رو.
نیم‌چرخهٔ مثبت و منفی رو پیدا کن
دامنه رو روی ۳ آمپر و فرکانس رو روی ۱ هرتز بذار. روی نمودار بخش بالای خط صفر، عبور از صفر و بخش پایین خط صفر رو دنبال کن.
حدست چیه؟ هر چند وقت یک بار جریان جهتش رو عوض می‌کنه، و نمودار چند چرخه رو نشون می‌ده؟
توضیح نتیجه رو ببین
دورهٔ این موج ۱ ثانیه‌ست؛ جریان هر نیم‌ثانیه از صفر می‌گذره و علامتش عوض می‌شه. نمودار دو دوره رو رسم می‌کنه و کارت‌ها پیک ۳ آمپر و RMS حدود ۲٫۱۲ آمپر رو نشون می‌دن.
پشت این حرکت چه خبره؟
جریان متناوب در طول زمان چه شکلیه؟
I(t) = A*sin(2*pi*f*t)
در جریان متناوب سینوسی، جریان نرم از صفر بالا می‌ره، به قلهٔ مثبت می‌رسه، دوباره از صفر می‌گذره و به بخش منفی می‌ره. بخش منفی یعنی جهت جریان نسبت به قرارداد نمودار برعکس شده. دامنه اندازهٔ بیشترین مقدار جریان رو می‌ده؛ این شبیه‌سازی فقط همین شکل موج ساده رو بررسی می‌کنه.
مقدار مؤثر یا RMS یعنی چه؟
I_rms = A/sqrt(2)
برای موج سینوسی، RMS رو می‌شه با اثر گرمایی یک جریان مستقیم مقایسه کرد: روی یک مقاومت، جریان AC با مقدار RMS همون گرمای متوسط رو می‌سازه. RMS میانگین سادهٔ جریان نیست؛ چون نیم‌چرخهٔ مثبت و منفی در یک دوره همدیگه رو خنثی می‌کنن و میانگینشون صفر می‌شه.
فرکانس و دوره به هم چه ربطی دارن؟
T = 1/f
فرکانس تعداد چرخه‌ها در هر ثانیه‌ست و با هرتز سنجیده می‌شه. دوره زمان یک چرخهٔ کامله؛ پس هرچه فرکانس بیشتر باشه، دوره کوتاه‌تر می‌شه. این ویجت نمودار دو دورهٔ پیاپی رو رسم می‌کنه تا فاصلهٔ قله‌ها رو مقایسه کنی.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
چرا جریان RMS صفر نمی‌شه، با اینکه جریان مثبت و منفی همدیگه رو خنثی می‌کنن؟
میانگین سادهٔ موج سینوسی روی یک چرخه صفر می‌شه، اما RMS رو از مربع جریان‌ها حساب می‌کنن؛ مربعِ بخش مثبت و منفی هر دو مثبته. برای همین روی مقاومت، جریان AC گرما تولید می‌کنه و RMS همون مقدار مؤثر رو نشون می‌ده. مقدار مؤثر رو با میانگین ساده یکی نگیر.
سؤال‌های رایج
برای موج سینوسی، RMS چطور از دامنه به دست می‌آد؟
دامنه رو بر ریشهٔ دوم ۲ تقسیم کن. مثلاً برای دامنهٔ ۴ آمپر، RMS حدود ۲٫۸۳ آمپره؛ نمودار و کارت‌های شبیه‌سازی هم همین مقدار رو نشون می‌دن.
آیا افزایش فرکانس، RMS رو بیشتر می‌کنه؟
نه، اگر دامنه ثابت بمونه. فرکانس فقط چرخه‌ها رو فشرده‌تر می‌کنه؛ RMS موج سینوسی به دامنه بستگی داره.
میانگین یک دورهٔ کامل جریان AC چقدره؟
برای موج سینوسیِ متقارن، میانگین ساده روی دورهٔ کامل صفره؛ بخش مثبت و منفی خنثی می‌شن. RMS صفر نیست و اثر گرمایی جریان رو بیان می‌کنه.
محورهای نمودار چه چیزی رو نشان می‌دن؟
محور افقی زمان رو بر حسب ثانیه و محور عمودی مقدار جریان رو بر حسب آمپر نشون می‌ده.