Что такое импеданс. Как рассчитать полное сопротивление цепи переменного тока. Чем отличается импеданс от активного сопротивления. Какие факторы влияют на величину импеданса электрической цепи. Как импеданс зависит от частоты тока.
Что такое импеданс и как он характеризует электрическую цепь
Импеданс (полное сопротивление) — это комплексная величина, характеризующая сопротивление электрической цепи переменному току. В отличие от активного сопротивления, импеданс учитывает не только омическое сопротивление проводников, но и реактивные составляющие — индуктивное и емкостное сопротивления.
Импеданс измеряется в омах и обозначается латинской буквой Z. Математически импеданс выражается как:
Z = R + jX
где:
- R — активное сопротивление
- X — реактивное сопротивление
- j — мнимая единица
Модуль импеданса определяется по формуле:
|Z| = √(R^2 + X^2)
Основные компоненты импеданса электрической цепи
Импеданс электрической цепи складывается из трех основных компонентов:
- Активное сопротивление R — обусловлено омическим сопротивлением проводников. Не зависит от частоты.
- Индуктивное сопротивление XL — создается катушками индуктивности. Прямо пропорционально частоте тока.
- Емкостное сопротивление XC — создается конденсаторами. Обратно пропорционально частоте тока.
Реактивное сопротивление X является алгебраической суммой индуктивного и емкостного сопротивлений:
X = XL — XC
Зависимость импеданса от частоты переменного тока
Одной из ключевых особенностей импеданса является его зависимость от частоты переменного тока. При изменении частоты меняются реактивные составляющие импеданса:
- Индуктивное сопротивление XL = 2πfL, где f — частота, L — индуктивность
- Емкостное сопротивление XC = 1/(2πfC), где C — емкость
За счет этого при разных частотах одна и та же цепь может иметь разный импеданс. Это свойство широко используется в электронике для создания частотно-зависимых цепей.
Расчет импеданса для последовательных и параллельных цепей
Для расчета общего импеданса цепи используются следующие правила:
Последовательное соединение
При последовательном соединении элементов общий импеданс равен сумме импедансов отдельных элементов:
Z = Z1 + Z2 + … + Zn
Параллельное соединение
При параллельном соединении для расчета общего импеданса используется формула:
1/Z = 1/Z1 + 1/Z2 + … + 1/Zn
Эти формулы аналогичны расчету сопротивлений для цепей постоянного тока, но оперируют с комплексными величинами.
Применение понятия импеданса в электротехнике и электронике
Понятие импеданса широко используется в различных областях электротехники и электроники:
- Анализ электрических цепей переменного тока
- Расчет и проектирование фильтров
- Согласование импедансов в линиях передачи
- Анализ антенных систем
- Акустика и электроакустика
- Измерительная техника
Знание импеданса позволяет корректно рассчитывать токи, напряжения и мощности в цепях переменного тока, а также оптимизировать передачу энергии между различными участками электрических схем.
Методы измерения импеданса электрических цепей
Существует несколько методов измерения импеданса электрических цепей:
- Мостовой метод — использует мосты переменного тока для определения модуля и фазы импеданса.
- Резонансный метод — основан на явлении резонанса в колебательном контуре.
- Векторный метод — использует векторные вольтметры и амперметры для измерения амплитуды и фазы тока и напряжения.
- Цифровой метод — применяет современные цифровые измерительные приборы, такие как анализаторы импеданса.
Выбор метода измерения зависит от требуемой точности, диапазона частот и типа исследуемой цепи.
Влияние импеданса на передачу энергии в электрических цепях
Импеданс играет ключевую роль в передаче энергии в электрических цепях. Максимальная передача мощности от источника к нагрузке происходит при согласовании их импедансов. Это означает, что для эффективной передачи энергии импеданс нагрузки должен быть равен комплексно-сопряженному значению внутреннего импеданса источника.
Несогласованность импедансов приводит к отражению части энергии обратно к источнику, что снижает эффективность передачи. Это особенно критично в высокочастотных цепях, линиях передачи и антенных системах.
Импеданс в биомедицинских исследованиях и диагностике
Понятие импеданса нашло применение не только в технике, но и в медицине. Биоимпедансный анализ используется для оценки состава тела человека, измерения кровотока, диагностики заболеваний. Метод основан на измерении электрического сопротивления различных тканей организма.
Преимущества биоимпедансного анализа:
- Неинвазивность
- Безопасность
- Быстрота получения результатов
- Возможность мониторинга в динамике
Эта технология позволяет оценивать содержание жировой и мышечной ткани, уровень гидратации организма, что важно в диетологии, спортивной медицине и клинической практике.
HydroMuseum – Полное сопротивление
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Я
Выберите терминПаводокПазПараметры технического состоянияПарето множествоПарето точкаПарниковый эффектПаровая машинаПарогазовая установка (ПГУ)Паспорт прочности сооруженияПервичная обмоткаПереброска стокаПерекрытие рекиПеременный трехфазный токПеремычкаПеренапряжениеПереносное заземлениеПерепад восстановленияПерепадыПереток электроэнергииПереходный период токаПереходный процессПериод собственных колебанийПик нагрузкиПионерный способ перекрытия рекиПлавкий предохранительПланирование на ГЭСПлита фундаментнаяПлоский затворПлотинаПлощадка монтажнаяПлощадь зеркала водохранилищаПневматическое хозяйствоПоверхность депрессииПоворотно-лопастная гидротурбина (Каплана)ПовреждениеПовышающий трансформаторПодача насоса (расход)Подвесной генераторПодготовка основанияПодземный контурПодошва плотиныПодпорПодпорная стенаПодпорные сооруженияПодпятник, подшипникПодрядный способ строительства, ремонтаПодстанция трансформаторнаяПодхват затвораПодшипник гидрогенератораПодшипниковые токиПодъемно-транспортное оборудованиеПожаротушение генератораПоказатель диапазона работы ГАЭСПолезный объем водохранилищаПолзучесть бетонаПолное сопротивлениеПолный объем водохранилищаПоловодьеПолузапрудыПолупик графика нагрузкиПолюс ротораПомещение без повышенной опасностиПомещение вспомогательноеПомещение особо опасноеПомещение с повышенной опасностьюПомпажПонурПоперечная компенсацияПоперечная циркуляция потокаПористость грунтаПоровое давлениеПороговый неотпускающий токПороговый ощутимый токПоследовательность возведения гидроузлаПосредники на рынке электроэнергииПостоянная нагрузкаПостоянные ГТСПостоянный токПотенциально опасное состояние сооруженияПотери в генератореПотери воды из канала на испарениеПотери воды из канала на фильтрацииПотери на коронуПотери напораПотери привода агрегата ГАЭСПотребление кислородаПоузловой метод ремонтаПравила безопасности при обслуживании электрооборудованияПравила диспетчерскиеПравильное эксплуатационное использованиеПредаварийное состояние сооруженияПредельные состояния сооруженийПредельный ток отключенияПреобразователи давления, силПриливная электростанция (ПЭС)ПриливыПриплотинная ГЭСПрисоединённая массаПриток водыПриточность боковаяПробивное напряжениеПродажа электроэнергииПродольная компенсация (УПК)Проект организации строительства (ПОС)Проект производства работ (ППР)Проектирование, стадии технико-экономическое обоснование (ТЭО)Проектирование, стадии технический проектПроектирование, стадии чертежи исполнительныеПроектирование, стадии чертежи рабочиеПроектное задание (ПЗ)ПроисшествиеПромыв отстойникаПромывные устройстваПромышленно-производственный персоналПропеллерная турбинаПропуск воды при строительствеПропуск воды через недостроенное сооружениеПропуск льдаПропускная способность турбиныПроранПротекторное покрытиеПротивоаварийная автоматикаПротиводавлениеПротивофильтрационные устройстваПроточная часть турбиныПроходной изоляторПроцесс переходный внезапныйПроцесс переходный на ГАЭСПроцесс переходный плановыйПроцесс переходный продолжительностьПрочность бетонаПрямая последовательностьПульсация потокаПуск агрегатаПуск агрегата асинхронный прямойПуск агрегата асинхронный с понижением напряженияПуск агрегата на ГАЭСПуск агрегата синхронный при помощи дополнительной машиныПуск агрегата синхронный частотныйПуск ГЭСПускательПусковой комплексПути подъездныеПьезодинамометрПьезометр
Полное
сопротивление
– величина, характеризующая сопротивление электрической цепи току.
Полное сопротивление синусоидальному току
выражается отношением действующего напряжения U к действующему току I в этой
цепи, где r и x — активное
сопротивление и реактивное сопротивление. Измеряется в
омах.
Полное сопротивление
Физика > Полное сопротивление
Как определить полное сопротивление тока сети: определение сопротивления электрической сети, формула полного сопротивления для последовательно соединения.
Полное сопротивление — это мера сопротивления, которую схема проявляет при прохождении тока в приложенном направлении.
Задача обучения
- Вывести соотношение между полным сопротивлением, сопротивлением и емкостью.
Основные пункты
- Все напряжения и токи в цепи выступают сложными экспонентами с той же частотой, что и источник.
- Отношение Z = V/I для каждого элемента не зависит от времени, но основывается на частоте источника.
- Для последовательной схемы полное сопротивление:
Термины
- Полное сопротивление – мера противодействия потоку переменного тока в цепи (Z).
- Конденсатор – электронная составляющая, способная сберегать электрический заряд.
- Резистор – электрический компонент, передающий ток в прямой пропорциональности напряжению.
Как определить полное сопротивление тока в сети? Вместо того, чтобы сталкиваться с дифференциальным уравнением, можно представить, что все источники в схеме выступают сложными экспонентами и обладают единой частотой. Этот метод идеально подходит, когда нужно учитывать соотношение фаз (фазовый сдвиг, где ток опережает напряжение).
Комплексный анализ
Для схемы резистора и конденсатора в последовательном соединении источник переменного тока указывается как:
Последовательность RC
vin (t) = Vejωt (V – амплитуда переменного напряжения, j – мнимая единица (j2 = -1), а ω – угловая частота источника переменного тока).
Важно отметить два момента:
- Мы используем строчный алфавит для напряжения источников, чтобы разобраться в том, как они чередуются.
- Мнимая единица отображается как «j».
Комплексное сопротивление
Главное преимущество в предполагаемых источниках заключается в том, что все напряжения и токи выступают сложными экспонентами. Это помогает проследить за поведением каждого элемента в схеме.
Для резистора v = Ri. Из напряжения, приведенного выше, i = V/R ejωt. Так что, напряжение резистора сложное, как и ток с амплитудой I = V/R. Для конденсатора i = C · dv/dt. Пусть напряжение выступает сложной экспонентой (i = jωCVejωt), а амплитуда для нее: I = jωCV.
Отсюда выплывает, что отношение Z = V/I не зависит от времени, но основывается на частоте источника. Это полное сопротивление элемента. Оно отображает соотношение амплитуды напряжения к амплитуде тока. Полное сопротивление резистора приравнивается к R, а сопротивление конденсатора (C) – 1/jωC. Чтобы найти полное сопротивление схемы RС, добавим полное сопротивление двух составляющих: Z = R + 1/jωC.
Поиск реальных токов и напряжений
Так как ejωt = cos(ωt) + jsin (ωt), чтобы найти реальные токи и напряжения, нужно взять действительную часть i(t) и v(t).
Полное сопротивление – реальная часть комплексного сопротивления Z. Для последовательной RC-схемы получаем Видно, что амплитуда тока
Определение импеданса и значение — Merriam-Webster
: то, что мешает : помеха: например,
а
: кажущееся противодействие в электрической цепи протеканию переменного тока, аналогичное фактическому электрическому сопротивлению постоянному току и представляющее собой отношение эффективной электродвижущей силы к действующему току
б
: отношение давления к объемному смещению на данной поверхности в звукопередающей среде
Примеры предложений
Недавние примеры в Интернете
Демонстрирует отслеживание головы, стереозрение, тонкие манипуляции, бимануальные манипуляции, безопасность импеданс контроль и навигация.
— IEEE Spectrum , 20 января 2023 г.
Конечным результатом является простой и эффективный продукт, в котором нет риска повреждения усилителя, нет заглушенного или приглушенного звука из-за дополнительного эффекта, лежащего поверх тона, и нет входного импеданса или его вариаций, которые часто поставляются с гитарными педалями. .
— Джош Чеслер, SPIN , 18 января 2023 г.
Эта новая повязка состоит из беспроводных цепей, использующих температуру и 9Датчики импеданса 0025 для наблюдения за заживлением раны.
— Джошуа Хокинс, BGR , 3 января 2023 г.
На пути к успеху Самым большим препятствием для группы стало высокое сопротивление TENG или сложность передачи заряда через них.
— Натаниэль Шарпинг, Discover Magazine , 15 декабря 2015 г.
Диафрагма представляет собой сверхтонкую, легкую как пушистую пленку, покрытую массивом проводников, 9Импеданс 0025 , около 80 Ом, делает Solitaire P легким в управлении.
— Роберт Росс, , отчет Робба , 13 декабря 2022 г.
И, наконец, у этого MacBook снова больше портов, в том числе порт HDMI, три порта USB-C с Thunderbolt 4, слот для SD-карты и разъем для наушников с высоким импедансом .
— Медея Джордано, WIRED , 9 сентября 2022 г.
Аудиоразъем поддерживает high- 9Наушники с импедансом 0025 , что приятно.
— Эван Спенс, Forbes , 10 июня 2022 г.
AK HC2 оснащен аналоговым усилителем, достаточно мощным для подключения наушников с высоким импедансом , а вариант балансного выхода 4,4 мм обеспечивает более низкий уровень шума, более высокий выходной сигнал и более четкое разделение каналов.
— Марк Воробей, Forbes , 13 мая 2022 г.
Узнать больше
Эти примеры предложений автоматически выбираются из различных онлайн-источников новостей, чтобы отразить текущее использование слова «импеданс». Мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв.
История слов
Первое известное использование
1886, в значении, определенном выше
Путешественник во времени
Первое известное использование импеданс был
в 1886 г.
Посмотреть другие слова того же года
Словарные статьи Около
импедансбезнаказанность
импеданс
импедансная связь
Посмотреть другие записи рядом
Процитировать эту запись
Стиль
MLAЧикагоAPAMМерриам-Вебстер
«Импеданс». Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/impedance. По состоянию на 14 февраля 2023 г.
Ссылка на копию
Медицинское определение
Импеданс
существительное
сопротивление im-ˈpēd-ᵊn(t)s
1
: кажущееся противодействие в электрической цепи протеканию переменного тока, аналогичное фактическому электрическому сопротивлению постоянному току и представляющее собой отношение эффективной электродвижущей силы к действующему току
2
: отношение давления к объемному перемещению на данной поверхности в звукопроводящей среде
3
: противодействие току крови в системе кровообращения
Еще от Merriam-Webster об импедансе
Britannica.
com: Энциклопедическая статья об импедансе
Последнее обновление: — Обновлены примеры предложений
Подпишитесь на крупнейший словарь Америки и получите тысячи дополнительных определений и расширенный поиск без рекламы!
Merriam-Webster без сокращений
Полное сопротивление
Полное сопротивлениеВ то время как закон Ома применяется непосредственно к резисторам в цепях постоянного или переменного тока, форма отношения ток-напряжение в цепях переменного тока в целом изменяется до формы: , где I и V — среднеквадратичные или «эффективные» значения. Величина Z называется импедансом. Для чистого резистора Z = R.
| Индекс Концепции цепей переменного тока | ||
| Назад |
Поскольку фаза влияет на импеданс и поскольку вклады конденсаторов и катушек индуктивности отличаются по фазе от резистивных компонентов на 90 градусов, для получения выражений для импеданса используется такой процесс, как сложение векторов (фазоры). Более общим является метод комплексного импеданса. Объединение импедансов имеет сходство с объединением резисторов, но соотношение фаз делает практически необходимым использование метода комплексного импеданса для выполнения операций.
Объединение параллельных импедансов является более сложной задачей и демонстрирует силу метода комплексного импеданса. Выражения должны быть рационализированы и длинные алгебраические формы.
| Индекс Концепции цепи переменного тока | ||||||
| Назад |
Суммировать последовательные импедансы просто:Комплексное сопротивление параллельной цепи имеет вид при рационализации, а компоненты имеют вид
| Индекс Концепции цепей переменного тока | |||
| Назад |
Импедансы могут быть объединены с использованием метода комплексного импеданса. Похожие записи |
