Com trobar la impedància

Content

Fórmula
Passos
Part 1 de 2: càlcul d’impedàncies actives i reactives
Part 2 de 2: càlcul de la impedància
Consells

La impedància o impedància es refereix a la resistència d’un circuit a un corrent elèctric altern. Aquest valor es mesura en ohms. Per calcular la resistència total d’un circuit, cal conèixer els valors de totes les resistències actives (resistències) i la impedància de tots els inductors i condensadors inclosos en aquest circuit, i els seus valors varien en funció de com passi el corrent a través del canvi de circuit. La impedància es pot calcular mitjançant una fórmula senzilla.

Fórmula

Impedància Z = R o bé X_Lo bé X_C (si hi ha alguna cosa present)
Resistència total (connexió en sèrie) Z = √ (R + X) (si hi ha R i un tipus X)
Resistència total (connexió en sèrie) Z = √ (R + (| X_L - X_C|)) (si R, X_L, X_C)
Resistència total (qualsevol connexió) = R + jX (j és el nombre imaginari √ (-1))
Resistència R = I / ΔV
Resistència inductiva X_L = 2πƒL = ωL
Resistència capacitiva X_C = / _2πƒL = / _ωL

Passos

Part 1 de 2: càlcul d’impedàncies actives i reactives

1 La impedància s’indica amb el símbol Z i es mesura en ohms (ohms). Podeu mesurar la impedància d’un circuit elèctric o d’un element individual. La impedància caracteritza la resistència d’un circuit al corrent elèctric altern. Hi ha dos tipus de resistència que contribueixen a la impedància:
- La resistència activa (R) depèn del material i la forma de l’element. Les resistències tenen la resistència activa més alta, però altres elements del circuit també tenen una resistència activa baixa.
- La resistència reactiva (X) depèn de la magnitud del camp electromagnètic. La reactància més alta la té inductors i condensadors.
2 La resistència és una magnitud física fonamental descrita per la llei d'Ohm: ΔV = I * R. Aquesta fórmula us permetrà calcular qualsevol de les tres quantitats si coneixeu les altres dues. Per exemple, per calcular la resistència, reescriviu la fórmula de la següent manera: R = I / ΔV. També podeu mesurar la resistència amb un multímetre.
- ΔV és el voltatge (diferència de potencial) mesurat en volts (V).
- I és la força actual, mesurada en amperes (A).
- R és la resistència mesurada en ohms (ohms).
3 La resistència reactiva només es produeix en circuits de corrent altern. Igual que la resistència, la reactància es mesura en ohms (ohms). Hi ha dos tipus de reactància:
- Resistència inductiva X_C tenen inductors que creen un camp magnètic que impedeix el canvi en la direcció del corrent del circuit. Com més ràpida canviï la direcció del corrent, més gran serà la reactància inductiva.
- Capacitat X_C tenen condensadors que emmagatzemen una càrrega elèctrica. Quan la direcció del corrent en el circuit canvia, el condensador torna a zero i acumula una càrrega elèctrica. Com més llarg es carregui el condensador, més gran serà la resistència capacitiva.Per tant, com més ràpida sigui la direcció del corrent, menor serà la resistència capacitiva.
4 Calculeu la reactància inductiva. Aquesta resistència és directament proporcional a la velocitat a la qual canvia la direcció del corrent, és a dir, la freqüència del corrent. Aquesta freqüència s’indica amb el símbol ƒ i es mesura en hertz (Hz). Fórmula per calcular la reactància inductiva: X_L = 2πƒLon L és la inductància mesurada en henry (H).
- La inductància L depèn del nombre de voltes de l’inductor. També podeu mesurar la inductància.
- Si coneixeu el cercle unitari, imagineu-vos que un cicle de corrent altern és igual a una rotació completa d’aquest cercle (per 2π radians). Si multipliqueu aquest valor per ƒ, que es mesura en hertz (unitats per segon), obtindreu el resultat, mesurat en radians per segon. És una unitat de mesura de la velocitat angular i es denota amb ω. Podeu reescriure la fórmula per calcular la reactància inductiva així: X_L= ωL
5 Calculeu la capacitat. Aquesta resistència és inversament proporcional a la velocitat a la qual canvia la direcció del corrent, és a dir, la freqüència del corrent. Fórmula per calcular la capacitat: X_C = / _2πƒC... C és la capacitat d'un condensador, mesurada en farades (F).
- Podeu mesurar la capacitat elèctrica.
- Aquesta fórmula es pot reescriure de la següent manera: X_C = / _ωL (vegeu les explicacions anteriors).

Part 2 de 2: càlcul de la impedància

1 Si el circuit consisteix únicament en resistències, la impedància es calcula de la següent manera. Primer mesureu la resistència de cada resistència o vegeu els valors de resistència al diagrama del circuit.
- Si les resistències estan connectades en sèrie, la impedància R = R₁ + R₂ + R₃...
- Si les resistències estan connectades en paral·lel, la impedància R = / _R₁ + / _R₂ + / _R₃ ...
2 Sumeu les mateixes reactàncies. Si el circuit conté únicament inductors o condensadors exclusius, la impedància és igual a la suma de les reactàncies. Calculeu-ho així:
- Connexió en sèrie de bobines: X_total = X_L1 + X_L2 + ...
- Connexió en sèrie de condensadors: C_total = X_C1 + X_C2 + ...
- Connexió paral·lela de bobines: X_total = 1 / (1 / X_L1 + 1 / X_L2 ...)
- Connexió paral·lela de condensadors: C_total = 1 / (1 / X_C1 + 1 / X_C2 ...)
3 Restar reactàncies inductives i capacitives per obtenir la reactància total. Com que amb un augment d’un tipus de resistència, l’altre disminueix, normalment es compensen mútuament. Per trobar la reactància total, resteu la resistència més baixa de la resistència més gran.
- O utilitzeu la fórmula: X_total = | X_C - X_L|
4 Calculeu la impedància i la reactància del circuit en sèrie. No podeu afegir aquests valors, ja que canvien amb el pas del temps, sinó que assoleixen els seus valors màxims en diferents moments. Per tant, utilitzeu la fórmula:Z = √ (R + X).
- Els càlculs amb aquesta fórmula impliquen l’ús de vectors, però podeu utilitzar el teorema de Pitàgores representant R i X com les potes d’un triangle rectangle i la resistència Z com la hipotenusa.
5 Calculeu la impedància i la reactància al circuit paral·lel. En aquest cas, s’utilitzen nombres complexos (aquesta és l’única manera de calcular la impedància en un circuit paral·lel que té resistència i reactància).
- Z = R + jX, on j és la unitat imaginària: √ (-1). Utilitzeu j en lloc de i per evitar confondre la unitat imaginària (j) amb l’amperatge (I).
- No podeu afegir aquests números. Per exemple, la impedància es pot representar com a 60 ohms + j120 ohms.
- Si teniu dues cadenes consecutives, podeu afegir nombres naturals per separat i complexos per separat. Per exemple, si Z₁ = 60 Ohm + j120 Ohm, i una resistència amb Z està connectada en sèrie a aquest circuit₂ = 20Ω, llavors Z_total = 80Ω + j120Ω.