Hur beräknar jag impedans?
För att beräkna impedans, beräkna kretsens motstånd och reaktans, märk sedan motståndet som R och reaktansen som X. Kvadrat både R och X och lägg till de två produkterna tillsammans. Ta kvadratroten av summan av rutorna för R och X för att få impedans. Visa svaret i ohm. För att lära dig hur man beräknar motstånd och reaktans, läs vidare!
För att beräkna impedans beräknar du kretsens motstånd och reaktans, märker sedan motståndet som R och reaktansen som X. Kvadrat både R och X och lägg till de två produkterna tillsammans.
Impedans är motståndet mellan en krets och växelström. Det mäts i ohm. För att beräkna impedans måste du känna till värdet på alla motstånd och impedansen för alla induktorer och kondensatorer, som erbjuder olika mängder motstånd mot strömmen beroende på hur strömmen förändras i styrka, hastighet och riktning. Du kan beräkna impedans med en enkel matematisk formel.
- Impedans Z = R eller X L eller X C (om bara en är närvarande)
- Impedans i serie endast Z = √ (R 2 + X 2) (om både R och en typ av X är närvarande)
- Impedans i serie endast Z = √ (R 2 + (| X L - X C |) 2) (om R, X L och X C är alla närvarande)
- Impedans i vilken krets som helst = R + jX (j är det imaginära talet √ (-1))
- Motstånd R = AV / I
- Induktiv reaktans X L = 2πƒL = ωL
- Kapacativ reaktans X C = 1 / 2πƒC = 1 / ωC
Del 1 av 2: beräkning av motstånd och reaktans
- 1Definiera impedans. Impedans representeras med symbolen Z och mäts i Ohm (Ω). Du kan mäta impedansen för alla elektriska kretsar eller komponenter. Resultatet kommer att berätta hur mycket kretsen motstår flödet av elektroner (strömmen). Det finns två olika effekter som saktar strömmen, som båda bidrar till impedansen:
- Motstånd (R) är strömavtagning på grund av effekterna av komponentens material och form. Denna effekt är störst i motstånd, men alla komponenter har åtminstone lite motstånd.
- Reaktans (X) är strömavtagning på grund av elektriska och magnetiska fält som motsätter sig förändringar i strömmen eller spänningen. Detta är viktigast för kondensatorer och induktorer.
Hur beräknar jag impedans när motstånd inte ges? - 2Granska motstånd. Motstånd är ett grundläggande begrepp i studien av el. Du kommer att se det oftast i Ohms lag: ΔV = I * R. Denna ekvation låter dig beräkna något av dessa värden om du känner till de andra två. Till exempel för att kalkylera beständighet, skriva formeln som R = öv / I. Du kan också enkelt mäta motstånd med en multimeter.
- AV är spänningen, mätt i volt (V). Det kallas också potentialskillnaden.
- Jag är strömmen, mätt i ampere (A).
- R är motståndet, uppmätt i Ohm (Ω).
- 3Vet vilken typ av reaktans som ska beräknas. Reaktans förekommer endast i växelströmskretsar (växelström). Liksom motstånd mäts det i Ohm (Ω). Det finns två typer av reaktans, som förekommer i olika elektriska komponenter:
- Induktiv reaktans X L produceras av induktorer, även kallade spolar eller reaktorer. Dessa komponenter skapar ett magnetfält som motsätter sig riktningsförändringarna i en växelströmskrets. Ju snabbare riktningen ändras, desto större blir den induktiva reaktansen.
- Kapacitiv reaktans X C produceras av kondensatorer som lagrar en elektrisk laddning. När ström flyter i en växelströmskrets ändras riktning laddas kondensatorn och laddas ur upprepade gånger. Ju mer tid kondensatorn har att ladda, desto mer motsätter den strömmen. Ju snabbare riktningen ändras, desto lägre är den kapacitiva reaktansen.
- 4Beräkna induktiv reaktans. Såsom beskrivits ovan ökar den induktiva reaktansen med förändringshastigheten i strömriktningen eller kretsens frekvens. Denna frekvens representeras av symbolen ƒ och mäts i Hertz (Hz). Den fullständiga formeln för beräkning av induktiv reaktans är X l = 2πƒl, där L är induktansen mäts i Henries (H).
- Induktansen L beror på induktansegenskaper, såsom antalet spolar. Det är också möjligt att mäta induktansen direkt.
- Om du är bekant med enhetscirkeln, bilda en växelström representerad med denna cirkel, med en full rotation av 2π radianer som representerar en cykel. Om du multiplicerar detta med ƒ uppmätt i Hertz (enheter per sekund) får du ett resultat i radianer per sekund. Detta är kretsens vinkelhastighet och kan skrivas som gemener omega ω. Du kanske ser formeln för induktiv reaktans skriven som X L = ωL
Hur beräknar jag impedans när jag känner till kretsens motstånd, induktans och spänning? - 5Beräkna kapacitiv reaktans. Denna formel liknar formeln för induktiv reaktans, förutom att kapacitiv reaktans är omvänt proportionell mot frekvensen. Kapacitiv reaktans X c = 1 / 2πƒc. C är kondensatorns kapacitans, mätt i Farads (F).
- Du kan mäta kapacitans med hjälp av en multimeter och några grundläggande beräkningar.
- Som förklarats ovan kan detta skrivas som 1 / ωC.
Del 2 av 2: beräkning av total impedans
- 1Lägg till motstånd i samma krets. Total impedans är enkel om kretsen har flera motstånd, men inga induktorer eller kondensatorer. Mät först motståndet över varje motstånd (eller någon komponent med motstånd), eller hänvisa till kretsschemat för det märkta motståndet i ohm (Ω). Kombinera dessa enligt hur komponenterna är anslutna:
- Motstånd i serie (ansluten ände till ände längs en tråd) kan läggas ihop. Den totala resistansen R = R 1 + R 2 + R 3...
- Motstånd parallellt (var och en på en annan tråd som ansluter till samma krets) läggs till som deras ömsesidiga. För att hitta det totala motståndet R, lösa ekvationen 1 / R = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3...
- 2Lägg till liknande reaktansvärden i samma krets. Om det bara finns induktorer i kretsen, eller bara kondensatorer, är den totala impedansen densamma som den totala reaktansen. Beräkna det enligt följande:
- Induktorer i serie: X totalt = X L1 + X L2 +...
- Kondensatorer i serie: C totalt = X C1 + X C2 +...
- Induktorer parallellt: X totalt = 1 / (1 / X L1 + 1 / X L2...)
- Kondensatorer parallellt: C totalt = 1 / (1 / X C1 + 1 / X C2...)
Hur beräknar jag systemkonstanterna genom att använda serieimpedans och parallell tillträde till överföringsledningen? - 3Subtrahera induktiv och kapacitiv reaktans för att få total reaktans. Eftersom en av dessa effekter ökar när den andra minskar tenderar dessa att avbryta varandra. För att hitta den totala effekten, subtrahera den mindre från den större.
- Du får samma resultat från formeln X total = | X C - X L |
- 4Beräkna impedans från motstånd och reaktans i serie. Du kan inte bara lägga till de två tillsammans, för de två värdena är "ur fas". Detta innebär att båda värdena förändras över tiden som en del av växelströmscykeln, men når sina toppar vid olika tidpunkter. Lyckligtvis, om alla komponenter är i serie (dvs. det finns bara en tråd), kan vi använda den enkla formeln Z = √ (r 2 + x 2).
- Matematiken bakom denna formel involverar "fasorer", men det kan verka bekant från geometri också. Det visar sig att vi kan representera de två komponenterna R och X som benen i en höger triangel, med impedansen Z som hypotenus.
- 5Beräkna impedans från motstånd och reaktans parallellt. Detta är faktiskt ett allmänt sätt att uttrycka impedans, men det kräver en förståelse av komplexa tal. Detta är det enda sättet att beräkna den totala impedansen för en krets parallellt som inkluderar både motstånd och reaktans.
- Z = R + jX, där j är den imaginära komponenten: √ (-1). Använd j istället för i för att undvika förvirring med I för ström.
- Du kan inte kombinera de två siffrorna. Till exempel kan en impedans uttryckas som 60Ω + j120Ω.
- Om du har två kretsar som denna i serie kan du lägga till de riktiga och imaginära komponenterna separat. Till exempel, om Z 1 = 60Ω + j120Ω och ligger i serie med ett motstånd med Z 2 = 20Ω, sedan Z totalt = 80Ω + j120Ω.
- Total impedans (resistans och reaktans) kan också uttryckas som ett komplex
Läs också: Hur börjar man arbeta med fortsatta bråk?
Frågor och svar
- Hur löser jag impedans med en kondensator och induktor parallellt med en annan kondensator och motstånd?Jag kan inte ge dig ett fullständigt svar förrän jag vet att kretsen är inställd. Är den första kondensatorn och induktorn i serie med varandra eller parallellt? Är den andra kondensatorn i serie med motståndet eller parallellt? Finns det i princip två olika kretsar parallellt med att varje krets har två seriekomponenter?
- Hur beräknar jag linjeimpedans?Linjeimpedans är förhållandet mellan komplex linjespänning och komplex linjeström. Du kan beräkna den med följande ekvation: Z (z) = V (z) / I (z).
- Hur beräknar jag impedans när jag känner till kretsens motstånd, induktans och spänning?Detta visas i del 2 steg 4: Z = kvadratrot (R ^ 2 + X ^ 2), använd bara det induktiva reaktansvärdet eftersom det inte finns någon kapacitiv reaktans.
- Hur hittar jag det motstånd som behövs för en krets med 6 volt för att få ett strömavlopp på mindre än en förstärkare?Du nämner att du vill ha förstärkare, men beskriver det som kraft. De är inte desamma. Effekt är watt och strömstyrka är förstärkare. Förutsatt att du menar strömstyrka: I = E / R. Det vill säga förstärkare = spänning dividerad med motstånd. Om du vill ha 1 amp @ 6 v behöver du en 6 ohm motstånd (1 = 1). Om du vill ha mindre än en förstärkare behöver du mer än 6 ohm motstånd, med samma spänning.
- Hur beräknar jag impedansen för spolen som är ansluten i serie med kondensatorn?Om spolen har ett motstånd, behandla den som en LCR-krets. Z = [(Xc-XL) ^ 2 + R] ^ 0,5, där Z är impedensen, Xc är kondensatorns reaktans som är lika med 1 / (wC), w är vinkelfrekvensen och C är kapacitans. XL är spolens reaktans som är lika med wL, L är spolens induktans och R är spolens motstånd. Sätt R = 0 om spolen inte har något motstånd.
- Varför kan inte impedanser i en serie läggas till för att hitta den totala kretsimpedansen?Anledningen till detta är hur kondensatorer och induktorer reagerar på förändrade strömmar eller spänningar i en växelströmskrets. Detta nämns i del 1 steg 3 bara lite. Kondensatorer motsätter sig förändringar i spänning så att strömmen och spänningen är 90 grader ur fas med ström som leder spänningen. Induktorer motsätter sig förändringar i strömmen så det är ur fas med spänningen och spänningen leder strömmen med 90 grader. Om du är intresserad av att veta mer, vänligen meddela mig så ska jag försöka sätta ihop en artikel om detta ämne: Beräkning av AC-fasvinklar.
- Hur beräknar jag impedans när motstånd inte ges?När det inte finns något motstånd betyder det R = 0.
- Vad står j för i en impedansberäkning?J står för det imaginära talet √ (-1). Normalt skulle du använda i för detta, men j används i impedansberäkningar för att undvika förvirring med I för ström.
- Hur bestämmer jag generatorspänningen?Du måste skaffa en elektronisk testare. Det kommer att berätta exakt hur många volt som något drar.
Obesvarade frågor
- Hur löser jag DCR-problemeffektimpedans?
- Hur beräknar jag systemkonstanterna genom att använda serieimpedans och parallell tillträde till överföringsledningen?
- Hur beräknar jag impedansen för en kabel?
- Hur beräknar jag impedansvärdet för SSR- och SCR-reläer i växelströmskretsar?
- Kan jag beräkna spänningsfallet för ett huvudnät baserat på en nätimpedans för det undre nätet?
Kommentarer (18)
- Den här artikeln är mycket bra. Det har hjälpt mig att förstå växelströmskretsen och dess beräkning. Jag älskar guide väldigt mycket.
- Jag förbereder mig för att ta provet för extra klass Ham-licensen och den här artikeln hjälper mig med några av de kretsrelaterade frågorna.
- Det var en utmärkt, enkel förnyelse av impedansprinciper.
- Ganska bra och förenklat. Tack.
- Riktigt enkelt att förstå, det hjälpte mig mycket.
- Enkelt och väl beskrivet!
- Det är enkelt och enkelt. Jag gillar det!
- Bara att få en bra grund och förklaring av formlerna var en underbar start. Tyvärr delade den inte in i parallella kretsar eller serie-parallella kretsar.
- Den här artikeln är väldigt trevlig.
- Det ger mig faktiskt en total förståelse för RLC-kretsar. Jag är väldigt tacksam, tack så mycket.
- Artikeln har hjälpt mig att lära mig skillnaden mellan motstånd, reaktans och impedans. Jag hade problem med att skilja på termerna. Tack, guide. Nu kan jag skriva min labrapport utan svårigheter.
- Mycket hjälpsam, mycket bra.
- Förklaringen var fantastisk, fortsätt!
- Det berättade för mig hur impedans representeras med bokstaven Z.
- Tack, den här artikeln hjälper mig verkligen. Jag uppskattar det.
- Det här är den mest användbara artikeln för att förstå impedansen i serieberäkningar.
- Det är faktiskt en mycket bra process att lära sig om fysiktermer.
- Jag kan bygga på de begrepp som visas här för att lära mig mer för min kommande examen i ingenjörsfysik.
Relaterade artiklar
