Dòng điện có tần số nhỏ hơn 1 Hz vẫn được coi là DC?

Chúng tôi đã có một cuộc tranh cãi lớn đêm qua với kết luận mơ hồ. Dòng điện có tần số nhỏ hơn 1 Hz có được coi là DC không?

Nó vẫn giống như một làn sóng ...

AC và DC là các điều khoản tương đối. Nếu bạn đang xem dạng sóng 10kHz trong 100ns, bạn sẽ nghĩ đó là DC. Nó cũng hoạt động theo cách khác: nếu bạn quên về những gì cung cấp cho bạn "DC", ai biết liệu dạng sóng này sẽ không thay đổi trong vài giây, phút, ngày tiếp theo? Hãy nghĩ rằng điện áp của một tụ điện chẳng hạn trong quá trình phóng điện chậm. Nếu bạn theo dõi điện áp trên máy hiện sóng, bạn sẽ thấy một đường thẳng. DC bạn nói gì? Đợi lâu hơn và đường thẳng sẽ giảm điện áp về 0, điều đó có nghĩa là cũng có một số AC trong đó.

Bên cạnh đó, không có tín hiệu nào thực sự là DC thuần túy, bạn luôn có các thành phần AC cũng do nhiễu và đủ loại nguyên nhân. Nó chỉ là "đủ DC" hoặc "đủ AC" cho ứng dụng bạn dự định sử dụng với / for.

Biến đổi Fourier là một cách tốt để hình dung các thành phần DC và AC ở dạng sóng. Biến đổi là hằng số cho các tín hiệu định kỳ và phụ thuộc vào thời gian cho bất kỳ tín hiệu không định kỳ như ví dụ về tụ điện. Đối với sóng vuông: ( nguồn: wikipedia )

Có, bạn có thể có AC với tần số nhỏ hơn 1Hz, giống như cách bạn có thể có các số từ 0 đến 1.

Tần số không phải là số nguyên, mà là số "thực". Bạn hoàn toàn có thể vui vẻ có dạng sóng nếu muốn. Bạn phải khá kiên nhẫn để thấy nó thay đổi, nhưng nó sẽ thay đổi và theo thời gian nó sẽ theo dõi dạng sóng AC.$1 \times 10^{-100}Hz$

Như với bất kỳ điện áp xoay chiều nào, tần số là nghịch đảo của khoảng thời gian tính bằng giây và ngược lại:

Khi f trở nên gần với 0, T tương ứng trở nên rất lớn.

Như một ví dụ thực tế, tôi có một bộ tạo chức năng tạo ra bất kỳ tần số nào lên đến 5 MHz trong các bước 0,01 Hz. Vì vậy, ở cài đặt thấp nhất (0,01 Hz), nó có thể tạo ra một sóng hình sin với thời gian 100 giây.

Nếu bạn muốn nghiêm ngặt, tất cả hiện tại thực sự là AC. Tôi sẽ giải thích tại sao.

Nhìn từ góc độ nhiệt động lực học, một dòng điện trực tiếp (không bao giờ thay đổi cường độ) sẽ yêu cầu hai điểm đầu cuối của điện tích cố định; đó là, một tương đối tích cực, một tương đối tiêu cực. (Tôi đang sử dụng điện tích ở đây thay vì điện áp hoặc dòng điện để tuân theo phương pháp nhiệt động lực học của mình và giữ mọi thứ đơn giản.) Tích cực tương đối sẽ phân tán thành âm tương đối, mà không bao giờ thay đổi cường độ; do đó, một nguồn điện tích vô hạn, phân phối vào một cái giếng vô hạn. Tất nhiên đây là một lý tưởng.

Vì các hộp đen như vậy không tồn tại trong thế giới thực, nên an toàn hơn khi nói rằng "dòng điện trực tiếp" chỉ đơn giản là một mô hình. Các quy tắc áp dụng cho nó đã được tính toán và có thể được áp dụng cho nguồn điện áp thay đổi chậm, chẳng hạn như pin AA cạn dần; nhưng tất cả các nguồn của dòng điện cuối cùng sẽ đạt đến không, và do đó có tần số.

Vì vậy, theo nghĩa rộng, có những trường hợp trong đó / bất kỳ / tần số hiện tại có thể được mô tả là DC; và luật AC có thể được bắt nguồn từ luật DC. Về việc 1 Hz có giống DC hay không, nó phụ thuộc vào thời gian bạn sử dụng nó trong một khoảng thời gian ngắn và mức độ xuất hiện của nó gần với mức trong thời gian đó. Nó thực sự tùy thuộc vào bạn.

Như những người khác đã chỉ ra, bạn có thể có AC với tần số thấp như bạn muốn.

Tôi nghĩ rằng đáng để thêm vào, tuy nhiên, ở tần số thấp như vậy, chủ yếu là như chúng ta sẽ không hành động giống như hầu hết chúng ta thường nghĩ về hoạt động AC.

Chỉ cần một ví dụ rõ ràng, bạn thường có thể nghĩ về một tụ điện như cho phép AC chạy qua nó, nhưng như dừng DC. Ở tần số cực thấp như bạn đang xem xét, có lẽ bạn sẽ không thấy bất kỳ dòng chảy đáng kể nào, mặc dù về mặt kỹ thuật là AC.

Đặc biệt, một tụ điện về cơ bản hoạt động như một bộ lọc thông cao (rất nhẹ nhàng). Để vượt qua tần số thấp như vậy, bạn cần một tụ điện cực lớn. Cho đến nay loại phổ biến nhất của tụ điện lớn là tụ điện điện phân. Một tụ điện điện giống như một pin chuyên dụng - đó là một phần trong cách thức hoạt động của nó là hóa chất, không hoàn toàn là điện. Giống như pin, tụ điện có thể tự xả theo thời gian. Tôi chưa bao giờ thử nghiệm để tìm ra tốc độ tự xả chính xác, nhưng sẽ không làm tôi ngạc nhiên lắm nếu nó tự xả nhanh hơn (ví dụ) tín hiệu 0,01 Hz đang sạc nó - nếu vậy, kết quả cuối cùng là tụ điện không bao giờ tích điện và về cơ bản nó sẽ hoạt động như không có tụ điện nào cả. ¹

Điểm mấu chốt là hầu hết các mạch điện xoay chiều được thiết kế cho tần số cao hơn nhiều, do đó, mặc dù không có tín hiệu cắt bên dưới mà tín hiệu không còn là AC, nhưng một chút suy nghĩ điển hình về thiết kế mạch AC có thể dễ dàng bị phân tách như bạn đạt đến ... tần số ngầm như vậy.

Chỉ để tham khảo, tần số thấp nhất của AC trong sử dụng thực sự phổ biến / rộng rãi có lẽ là trong các mạch âm thanh. Mặc dù (một lần nữa) nó không phải là một phần cứng, nhưng số điển hình được sử dụng làm phần dưới cùng của dải âm thanh là 20 Hz.

Đã có một số công việc được thực hiện trong đài Tần số cực thấp, nhưng tần số thấp nhất mà tôi biết là khoảng 50 Hz hoặc hơn. Đối với tín hiệu 1 Hz, ăng ten lưỡng cực nửa sóng sẽ lớn hơn đáng kể so với trái đất.

^{1. Công bằng mà nói, hầu hết các tụ điện phân cực đều bị phân cực, vì vậy bạn thường sử dụng chúng cho những thứ như bộ lọc trên nguồn điện DC. Ở đây tôi giả sử một tụ điện điện phân không phân cực (ít phổ biến hơn).}

Tất nhiên. 1 Hz là một lần mỗi giây và một giây là một lượng thời gian khá tùy ý. Nếu chúng ta đã ổn định 100 giây mỗi phút, 60 lần mỗi phút sẽ là 0,6 Hz.

Có, bạn có thể có dòng điện xoay chiều (AC) xen kẽ với tần số nhỏ hơn 1 chu kỳ mỗi giây ( khoảng thời gian dài hơn 1 giây ). Nếu bạn kết nối pin và điện trở bằng công tắc DPDT có dây đúng cách, bạn sẽ có thể đảo ngược điện áp trên điện trở, tùy ý. Vì vậy, nếu bạn ném thủ công một lần mỗi giây, hoặc cứ sau 2 giây, hoặc cứ sau 100 giây, v.v., bạn sẽ có "dòng điện xoay chiều" với tần số dưới 1 chu kỳ mỗi giây.

Cho dù điện áp là AC hay DC không liên quan gì đến tần số, nhưng nhiều hơn nữa là liệu điện áp có xen kẽ hay không. Nếu nó không xen kẽ thì đó là DC.

Nếu điện áp luôn luôn ở trên 0 (nghĩa là dương) thì đó là 'DC', mặc dù nó có thể có thành phần 'AC' nhỏ. Các điện áp như vậy có giá trị trung bình trên 0 (mức DC).

Mặt khác, nếu điện áp thay đổi từ dương sang âm (dù chậm đến đâu) thì đó là 'AC'. Điện áp như vậy có giá trị trung bình bằng không.

Đúng. Hertz là thước đo xem có bao nhiêu chu kỳ xảy ra trong một khung thời gian nhất định (1 giây).

Vì thời gian là chủ quan và một giây là một đơn vị được xác định bởi con người, nên bạn có thể (ví dụ) có "Zecond" kéo dài 0,4 giây.

Do đó định nghĩa của Hertz có thể khác nhau nhưng vẫn giữ nguyên ý nghĩa của nó.