Articles

9. Impedanssi ja vaihekulma

Älä missaa…

tutki RLC-piirin impedanssia, virtaa ja jännitettä myöhemmin tällä sivulla olevassa sovelmassa.

impedanssi

piirin impedanssi on virtavirran kokonaisvastus piirin elementtien yhdistelmällä.

symboli: Z

yksiköt: ”Ω”

Kaikkien 3 elementin (vastukset, kondensaattorit ja induktorit) kokonaisjännite on kirjoitettu

VRLC

tämän kokonaisjännitteen löytämiseksi emme voi vain lisätä jännitteitä VR, VL ja VC.

koska VL: ää ja VC: tä pidetään imaginaarisuureina, meillä on:

impedanssi VRLC = IZ

so”Z = R + j(X_L− x_c)”

nyt z: n suuruus (koko eli itseisarvo) saadaan:

”|Z/=sqrt(R^2+(X_L-X_C)^2 ”

vaihekulma

”tan\ theta=(X_L-X_C)/R”

kulma θ kuvaa virran ja jännitteen välistä vaihekulmaa.

vertaa tätä aiemmin Kohtaamaamme Vaihekulmaan kuvaajissa y = a sin(bx + c).

Esimerkki 1

piirin resistanssi on ”5\ Ω” sarjassa, jossa reaktanssi kelan yli on ”3\ Ω”. Esitä impedanssi kompleksiluvulla polaarisessa muodossa.

vastus ja induktori sarjoissa

vastaus

kompleksiluvut sovellus - piirit

tällöin ”x_l= 3\ ω” ja ”x_c= 0” so ”x_l – x_c= 3\ ω”.

suorakulmaisessa muodossa impedanssi kirjoitetaan:

”Z = 5 + 3j\ Ω”

laskimella z: n magnitudi ilmoitetaan seuraavasti: ”5,83”, ja kulma ” θ ”(vaihe-ero) saadaan seuraavasti: ”30,96^@”.

niin jännite johtaa virtaa ” 30.96^@’, kuten kuvassa.

esittäen Z: n kompleksilukuna (polaarisessa muodossa), meillä on:

”Z = 5.83 ∠ 30.96^@\ Ω”.

Esimerkki 2(a)

tietyllä vaihtovirtapiirillä on vastus ”4\ Ω”, reaktanssi kelan yli ”8\ Ω” ja reaktanssi kondensaattorin yli ”11\ Ω”. Ilmaista piirin impedanssi kompleksilukuna polaarisessa muodossa.

vastaus

RLC-piirikaavio

tässä tapauksessa meillä on: `X_L – X_C= 8 – 11 = -3\ Ω”

XL, XC kaavio

so ”z = 4 – 3J\ ω” suorakulmaisessa muodossa.

nyt ilmaista se polaarisessa muodossa:

laskimen avulla löydetään ”r = 5″ Ja ” θ = -36.87^@”.

So `Z = 5 ∠ -36.87^@\ Ω”

interaktiivinen RLC-kuvaaja

alla on interaktiivinen kuvaaja, jolla voi pelata (se ei ole staattinen kuva). Voit tutkia vaikutusta vastus, kondensaattori ja Kelan kokonaisimpedanssi AC piiri.

toimintaa tähän interaktiiviseen

  1. ensin vain leikitään liukusäätimillä. Voit:
    vedä ylä-liukusäädintä vasemmalle tai oikealle vaihtelemaan vastuksen aiheuttamaa impedanssia, ’R`,
    vedä XL-liukusäädintä ylös tai alas vaihtelemaan induktorista johtuvaa impedanssia,` X_L `ja
    vedä XC-liukusäädintä ylös tai alas vaihtelemaan kondensaattorin aiheuttamaa impedanssia,`X_C’.
  2. havainnoi eri impedanssien vaikutuksia XL − XC: n ja Z: n arvoihin.
  3. havainnoi eri impedanssien vaikutuksia θ: hen, kulmaan, jonka punainen ”tulos” – viiva tekee vaakatasolla (radiaaneina).
  4. tarkastellaan jännitteen ja virran kuvaajia interaktiivisessa. Tarkkaile viiveen tai lyijyn määrää, kun vaihdat liukusäätimiä.
  5. mitä olet oppinut pelaamalla Tällä interaktiivisella?

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *