AC-Spannungen und -Ströme als Vektoren darstellen

In der AC-Schaltkreisanalyse kann jede sinusförmige Spannung oder jeder Strom als Vektor dargestellt werden. Die Länge des Vektors entspricht der Amplitude (oder dem Effektivwert) der Wellenform, während seine Richtung den Phasenwinkel relativ zu einer Referenzwellenform kodiert.

Unten ist ein Diagramm, das veranschaulicht, wie die Amplitude eines Sinusoids in die Länge seines entsprechenden Vektors übersetzt wird.

Eine Erhöhung der Wellenformamplitude streckt den Vektor; der Winkel, in Grad gemessen, repräsentiert die Phasenverschiebung zwischen der betrachteten Wellenform und einer gewählten Referenz. In den meisten Fällen ist die Referenz die Hauptnetzspannung, die willkürlich auf 0° gesetzt wird.

Da Phase inhärent ein relatives Maß ist, gewinnt sie nur Bedeutung im Vergleich zu einer anderen Wellenform. Wenn beispielsweise die Versorgungsspannung einen Laststrom um 45° führt, wird der Stromvektor um 45° im Uhrzeigersinn vom Spannungsvektor rotiert.

Genau wie ein geerdeter Knoten eine gemeinsame Spannungsreferenz in einer Schaltung bietet, dient eine willkürlich gewählte Wellenform als Phasenreferenz. Diese Konvention ermöglicht es uns anzugeben, dass ein Strom von 24,3 mA der Referenz um 64° nachläuft, geschrieben als „24,3 mA bei –64°“.

Zusammenfassung

• Bei der Beschreibung einer AC-Größe repräsentiert die Vektorlänge ihre Amplitude, und ihr Winkel die Phase relativ zu einer Referenzwellenform.

Weiterführendes Arbeitsblatt

• Trigonometrie für AC-Schaltungen Arbeitsblatt