Cum se găsește impedanța

Video: Calculating Impedance, Supply Current and Voltages in Series RLC Circuit

Conţinut

Formulă
Pași
Partea 1 din 2: Calcularea impedanțelor active și reactive
Partea 2 din 2: Calculul impedanței
sfaturi

Impedanța sau impedanța se referă la rezistența unui circuit la un curent electric alternativ. Această valoare este măsurată în ohmi. Pentru a calcula rezistența totală a unui circuit, este necesar să cunoașteți valorile tuturor rezistențelor active (rezistențe) și impedanța tuturor inductoarelor și condensatoarelor incluse în acest circuit, iar valorile lor se schimbă în funcție de modul în care trece curentul prin schimbări de circuit. Impedanța poate fi calculată folosind o formulă simplă.

Formulă

Impedanță Z = R sau X_Lsau X_C (dacă un lucru este prezent)
Rezistență totală (conexiune serială) Z = √ (R + X) (dacă R și un tip X sunt prezenți)
Rezistență totală (conexiune serială) Z = √ (R + (| X_L - X_C|)) (dacă R, X_L, X_C)
Rezistență totală (orice conexiune) = R + jX (j este numărul imaginar √ (-1))
Rezistența R = I / ΔV
Rezistența inductivă X_L = 2πƒL = ωL
Rezistența capacitivă X_C = / _2πƒL = / _ωL

Pași

Partea 1 din 2: Calcularea impedanțelor active și reactive

1 Impedanța este indicată de simbolul Z și este măsurată în ohmi (ohmi). Puteți măsura impedanța unui circuit electric sau a unui element individual. Impedanța caracterizează rezistența unui circuit la curentul electric alternativ. Există două tipuri de rezistență care contribuie la impedanță:
- Rezistența activă (R) depinde de materialul și forma elementului. Rezistoarele au cea mai mare rezistență activă, dar și alte elemente ale circuitului au rezistență activă scăzută.
- Rezistența reactivă (X) depinde de magnitudinea câmpului electromagnetic. Cea mai mare reactanță o posedă inductoare și condensatoare.
2 Rezistența este o mărime fizică fundamentală descrisă de legea lui Ohm: ΔV = I * R. Această formulă vă va permite să calculați oricare dintre cele trei cantități dacă le cunoașteți pe celelalte două. De exemplu, pentru a calcula rezistența, rescrieți formula după cum urmează: R = I / ΔV. De asemenea, puteți măsura rezistența cu un multimetru.
- ΔV este tensiunea (diferența de potențial) măsurată în volți (V).
- I este puterea curentă, măsurată în amperi (A).
- R este rezistența măsurată în ohmi (ohmi).
3 Rezistența reactivă apare numai în circuitele de curent alternativ. La fel ca rezistența, reactanța este măsurată în ohmi (ohmi). Există două tipuri de reactanță:
- Rezistența inductivă X_C au inductoare care creează un câmp magnetic care împiedică schimbarea direcției curentului din circuit. Cu cât direcția curentului se schimbă mai rapid, cu atât este mai mare reactanța inductivă.
- Capacitate X_C au condensatoare care stochează o încărcare electrică. Când direcția curentului din circuit se schimbă, condensatorul se zero și acumulează în mod repetat o sarcină electrică. Cu cât condensatorul se încarcă mai mult, cu atât este mai mare rezistența capacitivă.Prin urmare, cu cât direcția curentului se schimbă mai rapid, cu atât rezistența capacitivă este mai mică.
4 Calculați reactanța inductivă. Această rezistență este direct proporțională cu viteza la care se schimbă direcția curentului, adică frecvența curentului. Această frecvență este indicată de simbolul ƒ și este măsurată în hertz (Hz). Formula pentru calcularea reactanței inductive: X_L = 2πƒLunde L este inductanța măsurată în Henry (H).
- Inductanța L depinde de numărul de spire ale inductorului. De asemenea, puteți măsura inductanța.
- Dacă sunteți familiarizați cu cercul unitar, atunci imaginați-vă că un ciclu de curent alternativ este egal cu o rotație completă a acestui cerc (cu 2π radiani). Dacă înmulțiți această valoare cu ƒ, care este măsurată în hertz (unități pe secundă), obțineți rezultatul, măsurat în radiani pe secundă. Este o unitate de măsură pentru viteza unghiulară și este notată cu ω. Puteți rescrie formula pentru a calcula reactanța inductivă astfel: X_L= ωL
5 Calculați capacitatea. Această rezistență este invers proporțională cu viteza la care se schimbă direcția curentului, adică frecvența curentului. Formula pentru calcularea capacității: X_C = / _2πƒC... C este capacitatea unui condensator, măsurată în farade (F).
- Puteți măsura capacitatea electrică.
- Această formulă poate fi rescrisă după cum urmează: X_C = / _ωL (vezi explicațiile de mai sus).

Partea 2 din 2: Calculul impedanței

1 Dacă circuitul este format doar din rezistențe, atunci impedanța este calculată după cum urmează. Mai întâi măsurați rezistența fiecărui rezistor sau vedeți valorile rezistenței pe diagrama circuitului.
- Dacă rezistențele sunt conectate în serie, atunci impedanța R = R₁ + R₂ + R₃...
- Dacă rezistențele sunt conectate în paralel, atunci impedanța R = / _R₁ + / _R₂ + / _R₃ ...
2 Adăugați aceleași reactanțe. Dacă circuitul conține numai inductori sau exclusiv condensatori, atunci impedanța este egală cu suma reactanțelor. Calculați-l astfel:
- Conexiune în serie a bobinelor: X_total = X_L1 + X_L2 + ...
- Conexiune în serie a condensatoarelor: C_total = X_C1 + X_C2 + ...
- Conexiune paralelă a bobinelor: X_total = 1 / (1 / X_L1 + 1 / X_L2 ...)
- Conexiune în paralel a condensatoarelor: C_total = 1 / (1 / X_C1 + 1 / X_C2 ...)
3 Scădeți reactanțele inductive și capacitive pentru a obține reactanța totală. Deoarece, odată cu creșterea unui tip de rezistență, celălalt scade, ele, de regulă, se compensează reciproc. Pentru a găsi reactanța totală, scădeți rezistența mai mică din cea mai mare.
- Sau utilizați formula: X_total = | X_C - X_L|
4 Calculați impedanța și reactanța în circuitul de serie. Nu puteți adăuga doar aceste valori, deoarece acestea se schimbă în timp, dar ating valorile maxime în momente diferite. Prin urmare, utilizați formula:Z = √ (R + X).
- Calculele cu această formulă implică utilizarea vectorilor, dar puteți utiliza teorema lui Pitagora reprezentând R și X ca picioarele unui triunghi dreptunghiular, iar rezistența Z ca hipotenuză.
5 Calculați impedanța și reactanța în circuitul paralel. În acest caz, se utilizează numere complexe (aceasta este singura modalitate de a calcula impedanța într-un circuit paralel care are atât rezistență, cât și reactanță).
- Z = R + jX, unde j este unitatea imaginară: √ (-1). Folosiți j în loc de i pentru a evita confuzia unității imaginare (j) cu amperajul (I).
- Nu puteți adăuga aceste numere. De exemplu, impedanța poate fi reprezentată ca 60 ohmi + j120 ohmi.
- Dacă aveți două lanțuri consecutive, puteți adăuga numerele naturale separat și cele complexe separat. De exemplu, dacă Z₁ = 60 Ohm + j120 Ohm, iar un rezistor cu Z este conectat în serie la acest circuit₂ = 20Ω, apoi Z_total = 80Ω + j120Ω.