Impedance: obecné informace, závislost na jiných veličinách a výpočtových vzorcích

Na rozdíl od rezistoru, jehož elektrický odpor charakterizuje vztah mezi napětím a proudem na něm, vede pokus o aplikaci termínu elektrický odpor na reaktivní prvky (induktor a kondenzátor) k tomu, že odpor ideálního induktoru má tendenci k nule. a odpor ideálního kondenzátoru má tendenci k nekonečnu.

Tento výsledek je zcela přirozený, protože odpor prvků je uvažován při stejnosměrném proudu, to znamená při nulové frekvenci, kdy se neobjevují reaktivní vlastnosti. V případě střídavého proudu jsou však vlastnosti reaktivních prvků výrazně odlišné: napětí na induktoru a proud přes kondenzátor nejsou nulové. To znamená, že reaktivní prvky běžící na střídavý proud se chovají jako prvky s určitým konečným „odporem“, který se nazývá elektrická impedance (nebo jednoduše impedance). Při zvažování impedance se používá komplexní reprezentace harmonických signálů, protože právě ta umožňuje současně brát v úvahu jak amplitudové, tak fázové charakteristiky signálů.

Impedance je poměr komplexní amplitudy napětí harmonického signálu aplikovaného na dvousvorkovou síť ke komplexní amplitudě proudu protékajícího dvousvorkovou sítí. V tomto případě by impedance neměla záviset na čase: pokud se čas t ve výrazu pro impedanci nezmenšuje, pak pojem impedance není pro danou dvoukoncovou síť použitelný.

Historicky byl zápis pro impedanci, komplexní amplitudy a další komplexní frekvenční funkce psán jako f(jω) spíše než f(ω). Tento zápis ukazuje, že máme co do činění s komplexními reprezentacemi harmonických funkcí tvaru ejωt. Kromě toho se nad symbolem označujícím komplexní signál nebo komplexní impedanci obvykle umísťuje „dům“ nebo tečka: pro odlišení od odpovídajících nekomplexních veličin.

Pokud uvažujeme komplexní impedanci jako komplexní číslo v algebraickém tvaru, pak reálná část odpovídá aktivnímu odporu a imaginární část odpovídá reaktivnímu. To znamená, že dvousvorkovou síť s impedancí lze považovat za sériově zapojený odpor s odporem a čistě reaktivní prvek s impedancí

Zohlednění reálné části je užitečné při výpočtu výkonu uvolněného ve dvousvorkové síti, protože výkon je uvolněn pouze při aktivním odporu.

Pokud uvažujeme impedanci jako komplexní číslo v goniometrickém tvaru, pak modul odpovídá poměru amplitud napětí a proudu (fázový posun se nebere v úvahu) a argument odpovídá fázovému posunu mezi proudem a napětím, že je, jak moc proud zaostává za napětím.

Pojem impedance je použitelný, když je harmonické napětí aplikováno na dvousvorkovou síť a proud způsobený tímto napětím je rovněž harmonický o stejné frekvenci. K tomu je nutné a postačující, aby dvoukoncová síť byla lineární. Není-li tato podmínka splněna, nelze impedanci zjistit z následujícího důvodu: nelze získat vyjádření pro impedanci nezávislou na čase t, protože při výpočtu impedance faktor ejωt v (1) ano. nezrušit.

V praxi to znamená, že impedanci lze vypočítat pro libovolnou dvousvorkovou síť skládající se z rezistorů, tlumivek a kondenzátorů, tedy lineárních pasivních prvků. Impedance je také užitečná pro aktivní obvody, které jsou lineární v širokém rozsahu vstupních signálů (například obvody založené na operačních zesilovačích). U obvodů, jejichž impedanci nelze najít kvůli výše uvedenému omezení, může být užitečné najít impedanci v aproximaci malého signálu pro konkrétní pracovní bod. Chcete-li to provést, musíte přejít na ekvivalentní obvod a vyhledat pro něj impedanci.

U rezistoru je impedance vždy rovna jeho odporu R a nezávisí na frekvenci:

Pro libovolnou dvousvorkovou síť sestávající z prvků se známou impedancí není potřeba provádět výše uvedené výpočty pro zjištění impedance. Impedance se zjišťuje podle obvyklých pravidel pro výpočet odporu složitého obvodu, to znamená, že se pro odpor používají vzorce pro paralelní a sériové zapojení rezistorů (nezaměňovat s kapacitními vzorci pro sériově a paralelně zapojené kondenzátory!) . V tomto případě se všechny matematické operace provádějí podle pravidel operací s komplexními čísly.

Experimentální měření impedance

Impedanci reálných prvků lze měřit speciálními přístroji: RLC metrem nebo analyzátorem impedance. Tyto přístroje umožňují provádět měření v širokém rozsahu frekvencí a při různém předpětí.

Zavedení impedance umožňuje popsat chování dvousvorkové sítě s reaktivními vlastnostmi při vystavení harmonickému signálu. Navíc v případě neharmonického signálu se stejně úspěšně uplatní impedance. K tomu je signál rozložen na spektrální složky pomocí Fourierovy řady nebo Fourierovy transformace a je uvažován účinek každé spektrální složky. Vzhledem k linearitě dvoukoncové sítě je součet odezev na spektrální složky roven odezvě na původní neharmonický signál

Informace o práci “Elektrická impedance”

Sekce: Matematika
Počet znaků s mezerami: 5246
Počet stolů: 1
Počet obrázků: 0

Obecně je impedance způsob, jakým elektrický obvod brání průchodu proudu, když je na něj přivedeno napětí. Tato fyzikální veličina je přítomna v obvodech AC a DC. V tomto příspěvku uvidíte jeho definici, zahrnuté množství, metody výpočtu a mnoho dalšího!

• Co je to
• množství
• jak vypočítat
• ImpedanceX
• видео

co je impedance

Podle definice je odpor obvodu střídavého proudu (AC) jeho celkové odporové zatížení. To znamená, že impedance je způsob, jak pochopit, jak elektřina proudí v každé chemické látce. Obecně řečeno, tato fyzikální veličina se vyjadřuje v ohmech.

Ve střídavém obvodu závisí impedance na odporu, kapacitě a indukčnosti. To znamená, že napětí se hromadí v induktorech a kondenzátorech, které působí proti elektrickému proudu. Protože se jedná o střídavý obvod, jsou příslušné veličiny úměrné frekvenci.

Hodnoty impedance

Tato fyzikální veličina označuje jakýkoli fyzický objekt, který brání průchodu elektrického proudu v elektrickém obvodu. K tomu dochází v obvodech AC a DC. Podívejte se na zahrnuté množství:

• Odpor: – veličina spojená s odporem toku elektrického proudu ve stejnosměrných obvodech. To závisí na počtu volných elektronů v materiálu. Energie se rozptýlí jako teplo, tj. Jouleův efekt;
• Indukční reaktance: jak název napovídá, vyrábí se v induktoru. Tato součástka odolává elektrickému proudu a uchovává energii. Navíc je přímo úměrná frekvenci střídavého proudu;
• Kapacitní reaktance: toto množství je generováno v kondenzátoru, který také ukládá energii proti proudu elektrického proudu. Na rozdíl od indukční reaktance je tato hodnota nepřímo úměrná frekvenci elektrického proudu.

Poslední dvě veličiny představují obsah určený pro hloubkové studium v ​​elektrotechnice. To znamená, že obvykle patří na technickou a vyšší úroveň.

Jak vypočítat impedanci

Jak již bylo zmíněno dříve, součástí rozsahu tohoto tématu je množství výzkumu na technické a vyšší úrovni. Jejich výpočty se tedy vyučují i ​​na těchto stupních vzdělávání. Impedanci však můžete vypočítat zjednodušeným způsobem:

• Z: odpor (Ohm)
• я: elektrický proud (A)
• V: elektrické napětí (V)

Výše uvedený vzorec je podobný prvnímu Ohmovu zákonu. Pokud je však proud střídavý, je nutné vzít v úvahu frekvenční hodnoty tohoto fyzického objektu. Navíc velikost impedance působí stejným způsobem jako odpor. To znamená, že snižuje amplitudu napětí ve střídavém obvodu.

Paralelní impedance

Paralelní výpočet impedance pro dvě zařízení se bude rovnat součinu impedancí dělených jejich součtem. Matematicky:

• Z₁: impedance na zařízení 1 (Ohm)
• Z₂: impedance na zařízení 2 (Ohm)

Na druhé straně je sériová impedance získána ze součtu příslušných impedancí. Výsledky těchto závěrů lze odvodit ze zobecněného Ohmova zákona. Což opět souvisí s technickými a vyššími obory.

Impedance X Odpor

Elektrický odpor je forma impedance, ve které je energie rozptýlena prostřednictvím Jouleova jevu. Na druhé straně je impedance běžnou hodnotou, která je přítomna v několika zařízeních. Například v rezistorech, induktorech a kondenzátorech.

Video o impedanci

Ačkoli se jedná většinou o obsah na pokročilé úrovni, základní pojmy impedance lze pochopit. Abyste si prohloubili své znalosti na toto téma, podívejte se na vybraná videa:

Pojem elektrického proudu

Elektrický proud je základem studia elektřiny. Profesor Marcelo Boaro proto vysvětluje, co je elektrický proud. Učí také pojem vodiče a izolanty. Na základě toho můžete pochopit, jak proud ovlivňuje elektrické obvody.

Ohmův první zákon

Profesor Marcelo Boaro učí, jak vypočítat první Ohmův zákon. Toto je základní a originální vzorec pro studium elektrických obvodů. Proto je nutné dobře rozumět všem jejím pojmům. Na konci hodiny učitel řeší aplikované cvičení.

Asociace rezistorů

Ve stejnosměrném obvodu zajišťují impedanci odpory. Proto je důležité porozumět vaší asociaci. Profesor Thales z kanálu Chama o Fisico tedy vysvětluje, jak vypočítat ekvivalentní elektrický odpor ve smíšeném obvodu.

Studium elektrických obvodů je důležité pro pochopení světa kolem nás. Tento obsah je navíc velmi vyhledávaný pro rozsáhlé testy, jako jsou přijímací zkoušky a ENEM. Užijte si a pokračujte ve studiu fyziky a zjistěte více o asociaci rezistorů.