Cara Mengira Impedansi: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: Jason Gerald | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-19 22:13

Impedance adalah ukuran ketahanan terhadap arus bolak. Unit ini ohm. Untuk mengira impedans, anda perlu mengetahui jumlah semua rintangan serta impedansi semua induktor dan kapasitor yang akan memberikan pelbagai rintangan terhadap arus bergantung kepada perubahan arus. Anda boleh mengira impedans menggunakan formula matematik yang mudah.

Rumusan Formula

1. Impedans Z = R atau X_L atau X_C (jika hanya ada yang diketahui)
2. Impedansi secara bersiri Z = (R² + X²) (jika R dan salah satu X diketahui)
3. Impedansi secara bersiri Z = (R² + (| X_L - X_C|)²) (jika R, X_L, dan X_C dikenali sepenuhnya)
4. Impedansi dalam semua jenis rangkaian = R + jX (j adalah nombor khayalan (-1))
5. Rintangan R = I / V
6. Reaktansi induktif X_L = 2πƒL = L
7. Reaktansi kapasitif X_C = ¹ / _2πƒL = ¹ / _L

   Langkah

   Bahagian 1 dari 2: Mengira Rintangan dan Tindak Balas

   

   Langkah 1. Definisi impedans

   Impedans dilambangkan dengan simbol Z dan mempunyai unit Ohms (Ω). Anda boleh mengukur impedans litar atau komponen elektrik. Hasil pengukuran akan memberitahu anda berapa banyak litar yang menyekat aliran elektron (arus). Terdapat dua kesan berbeza yang melambatkan kadar arus, yang keduanya menyumbang kepada impedans:

   • Rintangan (R) atau rintangan adalah kelambatan arus yang disebabkan oleh bahan dan bentuk komponen. Kesan ini paling besar pada perintang, walaupun semua komponen mesti mempunyai sedikit daya tahan.
   • Reactance (X) adalah kelambatan arus kerana medan elektrik dan magnet yang menentang perubahan arus atau voltan. Kesan ini paling ketara bagi kapasitor dan induktor.

   

   Langkah 2. Kaji rintangan

   Rintangan adalah konsep asas dalam bidang kajian elektrik. Anda dapat melihatnya dalam undang-undang Ohm: V = I * R. Persamaan ini membolehkan anda mengira nilai pemboleh ubah ini selagi anda mengetahui sekurang-kurangnya dua daripada tiga pemboleh ubah. Sebagai contoh, untuk mengira rintangan, tulis formula sebagai R = I / V. Anda juga dapat mengira rintangan dengan multimeter dengan mudah.

   • V adalah voltan, unitnya ialah Volt (V). Pemboleh ubah ini juga disebut sebagai perbezaan potensi.
   • Saya adalah arus, unitnya ialah Ampere (A).
   • R adalah rintangan, unitnya adalah Ohm (Ω).

   

   Langkah 3. Ketahui jenis reaktansi yang hendak dikira

   Reaktansi hanya berlaku dalam litar arus bolak-balik (AC). Seperti rintangan, reaktansi mempunyai unit Ohms (Ω). Terdapat dua jenis reaktansi yang terdapat dalam komponen elektrik yang berbeza:

   • Reaktansi induktif X_L dihasilkan oleh induktor, juga dikenali sebagai gegelung atau reaktor. Komponen ini menghasilkan medan magnet yang menahan perubahan arah dalam litar arus bolak-balik. Semakin cepat perubahan arah berlaku, semakin besar nilai reaktans induktif.
   • Reaktansi kapasitif X_C dihasilkan oleh kapasitor yang menyimpan cas elektrik. Oleh kerana aliran arus dalam litar AC berubah arah, kapasitor akan mengecas dan melepaskan berulang kali. Semakin lama kapasitor dikenakan, semakin besar kapasitor akan menahan arus. Oleh itu, semakin cepat perubahan arah berlaku, semakin rendah nilai reaktansi kapasitif yang dihasilkan.

   

   Langkah 4. Hitung reaktans induktif

   Seperti yang dijelaskan di atas, reaktansi induktif akan meningkat dengan kadar perubahan arah arus, atau frekuensi litar. Frekuensi ini dilambangkan dengan simbol, dan mempunyai unit Hertz (Hz). Formula lengkap untuk mengira reaktans induktif adalah X_L = 2πƒL, di mana L adalah induktansi dengan unit Henry (H).

   • Induktansi L bergantung pada ciri-ciri induktor yang digunakan, seperti bilangan gegelung. Anda juga boleh mengukur induktansi secara langsung.
   • Sekiranya anda mengenali bulatan unit, bayangkan arus ulang-alik yang diwakili oleh bulatan, dan satu putaran lengkap 2π radian mewakili satu kitaran. Apabila anda mengalikannya dengan Hertz (unit sesaat), anda akan mendapat hasil dalam radian sesaat. Ini adalah halaju sudut litar dan boleh ditulis dalam huruf kecil sebagai omega. Anda boleh menulis formula reaktansi induktif dalam X_L= ωL

   

   Langkah 5. Hitung reaktans kapasitif

   Formula ini serupa dengan formula untuk mencari reaktansi induktif, tetapi reaktans kapasitif berbanding terbalik dengan frekuensi. Reaktans kapasitif X_C = ¹ / _2πƒC. C adalah nilai kapasitor kapasitor, dalam Farads (F).

   • Anda boleh mengukur kapasitansi menggunakan multimeter dan beberapa pengiraan asas.
   • Seperti yang dijelaskan di atas, pemboleh ubah ini boleh ditulis dalam ¹ / _L.

   Bahagian 2 dari 2: Mengira Impedansi Jumlah

   

   Langkah 1. Tambahkan rintangan dalam litar yang sama

   Impedansi total mudah dikira apabila litar mempunyai beberapa perintang tanpa induktor atau kapasitor. Pertama, ukur nilai rintangan setiap perintang (atau komponen yang mempunyai rintangan), atau lihat pada rajah litar untuk bahagian yang berlabel ohm rintangan (Ω). Tambah mengikut jenis litar antara komponen:

   • Perintang yang disambungkan dalam litar siri (hujungnya disambungkan dalam satu jalur wayar) dapat dijumlahkan bersama. Keseluruhan rintangan menjadi R = R₁ + R₂ + R₃…
   • Perintang yang disambungkan secara selari (setiap perintang mempunyai wayar yang berbeza tetapi disambungkan dalam litar yang sama) ditambah secara terbalik. Jumlah rintangan menjadi R = ¹ / _{R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}

   

   Langkah 2. Tambahkan nilai reaktansi dalam litar yang sama

   Apabila hanya ada induktor dalam litar, atau hanya kapasitor, jumlah impedans sama dengan jumlah reaktans. Kira seperti berikut:

   • Induktor dalam siri: X_jumlah = X_L1 + X_L2 + …
   • Kapasitor dalam siri: C_jumlah = X_C1 + X_C2 + …
   • Induktor dalam litar selari: X_jumlah = 1 / (1 / X_L1 + 1 / X_L2 …)
   • Kapasitor dalam litar selari: C_jumlah = 1 / (1 / X_C1 + 1 / X_C2 …)

   

   Langkah 3. Kurangkan reaktans induktif dengan reaktansi kapasitif untuk mendapatkan jumlah reaktans

   Oleh kerana kesan satu reaktansi meningkat seiring dengan kesan reaktansi yang lain berkurang, kedua reaktansi cenderung untuk mengurangkan kesan satu sama lain. Untuk mencari nilai keseluruhan, tolak nilai reaktansi yang lebih besar dengan nilai reaktansi yang lebih kecil.

   Anda akan mendapat hasil yang sama dari formula X_jumlah = | X_C - X_L|

   

   Langkah 4. Hitung impedans rintangan dan reaktansi dalam litar siri

   Anda tidak dapat menambahkannya bersama kerana kedua-dua nilai berada dalam fasa yang berbeza. Maksudnya, nilai mereka berubah dari masa ke masa sebagai sebahagian daripada kitaran AC, tetapi mereka naik pada waktu yang berlainan. Nasib baik, apabila semua komponen berada dalam siri (hanya ada satu wayar), kita dapat menggunakan formula mudah Z = (R² + X²).

   Pengiraan di sebalik formula ini melibatkan "fasa", walaupun ia juga berkaitan dengan geometri. Kita dapat mewakili dua komponen R dan X sebagai dua sisi segitiga kanan, dengan impedans Z sebagai sisi tegak lurus

   

   Langkah 5. Hitung impedans rintangan dan reaktansi dalam litar selari

   Ini adalah kaedah biasa untuk mengira impedans, tetapi memerlukan pemahaman tentang nombor kompleks. Ini adalah satu-satunya cara untuk mengira jumlah impedans litar selari yang melibatkan rintangan dan reaktans.

   • Z = R + jX, dengan j sebagai komponen khayalan: (-1). Gunakan j dan bukannya i untuk mengelakkan kekeliruan dengan I yang mewakili arus.
   • Anda tidak boleh menggabungkan dua nombor ini. Contohnya, impedans boleh ditulis sebagai 60Ω + j120Ω.
   • Sekiranya anda mempunyai dua litar sedemikian dalam satu siri, anda boleh menambahkan komponen nombor nyata dan komponen khayalan secara berasingan. Contohnya, jika Z₁ = 60Ω + j120Ω dan disambung secara bersiri dengan perintang yang mempunyai Z₂ = 20Ω, maka Z_jumlah = 80Ω + j120Ω.