ElenaK78/iStock/GettyImages

Elke keer dat elektronen bewegen, genereren ze een elektrische stroom. Stroom kwantificeert deze beweging als de hoeveelheid lading die per tijdseenheid door een geleider gaat. In een gelijkstroomcircuit in stabiele toestand is de stroom constant, terwijl deze in AC- of RLC-circuits sinusoïdaal varieert in de tijd. Ongeacht het circuittype kunt u de piek of amplitude van de stroom analytisch bepalen aan de hand van de geldende vergelijkingen of experimenteel met behulp van meetinstrumenten zoals een oscilloscoop.

TL;DR

De amplitude van een sinusoïdale stroom in een circuit dat een condensator of inductor bevat, wordt gegeven door de coëfficiënt A in de uitdrukkingen

• I =Asin(Bt +C)
• I =Acos(Bt +C)

waarbij B is de hoekfrequentie (rad/s) en C is de faseverschuiving.

De huidige amplitude berekenen met behulp van de wet van Ohm

Voor een eenvoudige weerstandsbelasting volgt de stroom de wet van Ohm:

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

Hier is de spanningsamplitude V gedeeld door de weerstand R levert direct de stroomamplitude I op . Er is geen extra conversie nodig.

Omgaan met tijdsvariërende stromen in RLC-circuits

Wanneer het circuit een condensator of een inductor bevat, varieert de stroom sinusoïdaal. Het oplossen van de differentiaalvergelijkingen voor het circuit leidt tot een stroom van de vorm

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

of

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

In beide gevallen de constante A vertegenwoordigt de piekstroomamplitude. De hoekfrequentie B is gelijk aan 2πf , waarbij f is de frequentie in hertz, en C is de faseverschuiving bepaald door de beginvoorwaarden.

De huidige amplitude meten met een oscilloscoop

Stel het circuit in en sluit een oscilloscoopsonde aan op de belasting (bijvoorbeeld een weerstand, condensator of inductor). De oscilloscoop geeft een sinusvormige spanning weer die evenredig is met de stroom in het circuit.

Bepaal de spanningsamplitude

Tel de verticale verdelingen vanaf het midden van de golfvorm tot aan de piek. Vermenigvuldig dit aantal met de volt/deling instelling van de oscilloscoop. Een piek bij 4 divisies met een instelling van 5V/div geeft bijvoorbeeld een spanningsamplitude van 20V.

Bereken de hoekfrequentie

Tel de horizontale verdelingen die de golfvorm gedurende één volledige periode bestrijkt. Vermenigvuldig met de seconden/deling instelling. Als de periode 5 delen van 1 ms/div omvat, is de periode 5 ms (0,005 s). De hoekfrequentie is dan

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

Spanningsmetingen omzetten in stroom

De conversie is afhankelijk van de dominante reactieve component:

• Capacitief circuit: Ik_amp =V_amp  ×ω×C
• Inductief circuit: Ik_amp =\frac{V_amp }{\omega×L}

Voor complexere RLC-netwerken gebruikt u de juiste impedantieformule en berekent u de huidige amplitude dienovereenkomstig.

Wanneer u deze berekeningen uitvoert, verifieert u eenheden bij elke stap en controleert u met simulatietools zoals LT-Spice of MATLAB op complexe configuraties.