Импедансът е мярка за съпротивление на променлив ток. Единицата е ома. За да изчислите импеданса, трябва да знаете сумата от всички съпротивления, както и импедансите на всички индуктори и кондензатори, които ще дадат различно количество съпротивление на тока в зависимост от промените в тока. Можете да изчислите импеданса, като използвате проста математическа формула.
Обобщение на формулата
- Импеданс Z = R или XL или X° С (ако е известен само един)
- Импеданс в серия Z = (R2 + X2) (ако R и един от X са известни)
- Импеданс в серия Z = (R2 + (| XL - Х° С|)2) (ако R, XL, и X° С напълно известен)
- Импеданс във всички видове мрежи = R + jX (j е въображаемо число (-1))
- Съпротивление R = I / V
- Индуктивно съпротивление XL = 2πƒL = L
- Капацитивно съпротивление X° С = 1 / 2πƒL = 1 / L
Стъпка
Част 1 от 2: Изчисляване на съпротивлението и съпротивлението
Изчислете импеданс Стъпка 1 Стъпка 1. Определение на импеданса
Импедансът се обозначава със символа Z и има единици на ома (Ω). Можете да измерите импеданса на всяка верига или електрически компонент. Резултатите от измерванията ще ви кажат колко веригата блокира потока от електрони (ток). Има два отделни ефекта, които забавят скоростта на тока, като и двата допринасят за импеданса:
- Съпротивлението (R) или съпротивлението е забавянето на тока, причинено от материала и формата на компонента. Този ефект е най -голям при резисторите, въпреки че всички компоненти трябва да имат поне известно съпротивление.
- Реактивността (X) е забавянето на тока поради електрически и магнитни полета, които издържат на промени в тока или напрежението. Този ефект е най -значителен за кондензатори и индуктори.
Изчислете импеданс Стъпка 2 Стъпка 2. Прегледайте съпротивлението
Съпротивлението е основно понятие в областта на електрическите изследвания. Можете да видите това в закона на Ом: V = I * R. Това уравнение ви позволява да изчислявате стойностите на тези променливи, стига да знаете поне две от трите променливи. Например, за да изчислите съпротивлението, напишете формулата като R = I / V. Можете също така лесно да изчислите съпротивлението с мултицет.
- V е напрежение, единицата е Volts (V). Тази променлива се нарича още потенциална разлика.
- I е токът, единицата е Ампер (A).
- R е съпротивление, единицата е Ом (Ω).
Изчислете импеданс Стъпка 3 Стъпка 3. Определете типа реактивност, която да изчислите
Реактивността се проявява само в вериги с променлив ток (AC). Подобно на съпротивлението, реактивното съпротивление има единици Ом (Ω). В различните електрически компоненти има два вида реактивност:
- Индуктивно съпротивление XL произведени от индуктора, известен също като намотка или реактор. Тези компоненти произвеждат магнитно поле, което е устойчиво на промени в посоката в верига на променлив ток. Колкото по -бърза е промяната в посоката, толкова по -голяма е стойността на индуктивното съпротивление.
- Капацитивно съпротивление X° С генериран от кондензатор, който съхранява електрически заряд. Тъй като токът в променлива верига се променя, кондензаторът ще се зарежда и разрежда многократно. Колкото по -дълго трябва да се зарежда кондензаторът, толкова повече кондензаторът ще устои на тока. Следователно, колкото по -бързо се случва смяната на посоката, толкова по -ниска е получената стойност на капацитивното съпротивление.
Изчислете импеданс Стъпка 4 Стъпка 4. Изчислете индуктивното съпротивление
Както е описано по -горе, индуктивното съпротивление ще се увеличи със скоростта на промяна в посоката на тока или честотата на веригата. Тази честота се обозначава със символа и има единици от херца (Hz). Пълната формула за изчисляване на индуктивното съпротивление е хL = 2πƒL, където L е индуктивността с единици на Хенри (H).
- Индуктивността L зависи от характеристиките на използвания индуктор, като например броя на бобините. Можете също да измервате индуктивността директно.
- Ако разпознаете единичния кръг, представете си променлив ток, представен с кръг, и едно пълно завъртане на 2π радиани, представляващи един цикъл. Когато умножите това по херц (единици в секунда), получавате резултата в радиани в секунда. Това е ъгловата скорост на веригата и може да бъде записана с малки букви като омега. Можете да напишете формулата за индуктивно съпротивление в XL= ωL
Изчислете импеданса Стъпка 5 Стъпка 5. Изчислете капацитивното съпротивление
Тази формула е подобна на формулата за намиране на индуктивно съпротивление, но капацитивното съпротивление е обратно пропорционално на честотата. Капацитивно съпротивление х° С = 1 / 2πƒC. C е стойността на капацитета на кондензатора, във Фарадс (F).
- Можете да измервате капацитета с помощта на мултицет и някои основни изчисления.
- Както е обяснено по -горе, тази променлива може да бъде записана 1 / L.
Част 2 от 2: Изчисляване на общия импеданс
Изчислете импеданс Стъпка 6 Стъпка 1. Добавете съпротивленията в същата верига
Общият импеданс е лесен за изчисляване, когато веригата има няколко резистора без индуктори или кондензатори. Първо, измерете стойността на съпротивлението на всеки резистор (или всеки компонент, който има съпротивление) или потърсете на електрическата схема за частите, обозначени с съпротивление ома (Ω). Добавете в зависимост от типа верига между компонентите:
- Резисторите, свързани в последователна верига (краищата на които са свързани в една жична линия), могат да се сумират заедно. Общото съпротивление става R = R1 + R2 + R3…
- Резисторите, свързани паралелно (всеки резистор има различен проводник, но свързан в една и съща верига) се добавят обратно. Общият размер на съпротивлението става R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 …
Изчислете импеданса Стъпка 7 Стъпка 2. Добавете стойностите на реактивното съпротивление в същата верига
Когато във верига има само индуктори или само кондензатори, общият импеданс е равен на общото реактивно съпротивление. Изчислете, както следва:
- Индуктор в серия: Xобща сума = XL1 + XL2 + …
- Кондензатори в серия: Cобща сума = XC1 + XC2 + …
- Индуктор в паралелна верига: Xобща сума = 1 / (1 / XL1 + 1/XL2 …)
- Кондензатор в паралелна верига: Cобща сума = 1 / (1 / XC1 + 1/XC2 …)
Изчислете импеданс Стъпка 8 Стъпка 3. Извадете индуктивното съпротивление от капацитивното съпротивление, за да получите общото реактивно съпротивление
Тъй като ефектът на едното реактивно съпротивление се увеличава с намаляването на ефекта на другото, двете реагенти са склонни да намаляват ефекта един на друг. За да намерите общата стойност, извадете по -голямата стойност на съпротивлението от по -малката стойност на реактивността.
Същият резултат ще получите от формулата Xобща сума = | X° С - ХL|
Изчислете импеданс Стъпка 9 Стъпка 4. Изчислете импеданса на съпротивлението и съпротивлението в последователна верига
Не можете да ги добавите заедно, защото двете стойности са в различни фази. Тоест, техните стойности се променят с течение на времето като част от цикъла на променлив ток, но те достигат своя пик в различно време. За щастие, когато всички компоненти са последователни (има само един проводник), можем да използваме простата формула Z = (R2 + X2).
Изчисленията зад тази формула включват "фазори", въпреки че те също изглеждат свързани с геометрията. Можем да представим двете компоненти R и X като двете страни на правоъгълен триъгълник, с импеданс Z като перпендикулярна страна
Изчислете импеданс Стъпка 10 Стъпка 5. Изчислете импеданса на съпротивлението и съпротивлението в паралелна верига
Това е често срещан начин за изчисляване на импеданса, но изисква разбиране на комплексните числа. Това е единственият начин да се изчисли общият импеданс на паралелна верига, включваща съпротивление и реактивно съпротивление.
- Z = R + jX, с j като въображаема компонента: (-1). Използвайте j вместо i, за да избегнете объркване с I, представляващ ток.
- Не можете да комбинирате тези две числа. Например, импеданс може да бъде записан като 60Ω + j120Ω.
- Ако имате две такива вериги в серия, можете да добавите компонентите на реални числа и въображаеми компоненти поотделно. Например, ако Z1 = 60Ω + j120Ω и свързани последователно с резистор със Z2 = 20Ω, тогава Zобща сума = 80Ω + j120Ω.
