L'impedenza è una misura della resistenza alla corrente alternata. L'unità è ohm. Per calcolare l'impedenza, è necessario conoscere la somma di tutte le resistenze e le impedenze di tutti gli induttori e i condensatori che forniranno una quantità variabile di resistenza alla corrente a seconda delle variazioni di corrente. Puoi calcolare l'impedenza usando una semplice formula matematica.
Riepilogo della formula
- Impedenza Z = R o Xl o XC (se se ne conosce solo uno)
- Impedenza in serie Z = (R2 + X2) (se R e uno di X sono noti)
- Impedenza in serie Z = (R2 + (|Xl - XC|)2) (se R, Xl, e XC pienamente noto)
- Impedenza in tutti i tipi di reti = R + jX (j è un numero immaginario (-1))
- Resistenza R = I / V
- Reattanza induttiva Xl = 2πƒL = L
- Reattanza capacitiva XC = 1 / 2πƒL = 1 / l
Fare un passo
Parte 1 di 2: Calcolo della resistenza e della reattanza
Calcolo dell'impedenza Passaggio 1 Passaggio 1. Definizione di impedenza
L'impedenza è indicata dal simbolo Z e ha unità di Ohm (Ω). È possibile misurare l'impedenza di qualsiasi circuito o componente elettrico. I risultati della misurazione ti diranno quanto il circuito sta bloccando il flusso di elettroni (corrente). Ci sono due effetti distinti che rallentano la velocità della corrente, entrambi i quali contribuiscono all'impedenza:
- La resistenza (R) o resistenza è il rallentamento della corrente causato dal materiale e dalla forma del componente. Questo effetto è maggiore nei resistori, sebbene tutti i componenti debbano avere almeno una certa resistenza.
- La reattanza (X) è il rallentamento della corrente dovuto a campi elettrici e magnetici che resistono alle variazioni di corrente o tensione. Questo effetto è più significativo per condensatori e induttori.
Calcola l'impedenza Passo 2 Passaggio 2. Rivedere la resistenza
La resistenza è un concetto fondamentale nel campo degli studi elettrici. Puoi vederlo nella legge di Ohm: V = I * R. Questa equazione ti consente di calcolare i valori di queste variabili purché conosci almeno due delle tre variabili. Ad esempio, per calcolare la resistenza, scrivi la formula come R = I / V. Puoi anche calcolare facilmente la resistenza con un multimetro.
- V è la tensione, l'unità è Volt (V). Questa variabile è detta anche differenza di potenziale.
- I è la corrente, l'unità è Ampere (A).
- R è la resistenza, l'unità è Ohm (Ω).
Calcolo dell'impedenza Passaggio 3 Passaggio 3. Scopri il tipo di reattanza da calcolare
La reattanza si verifica solo nei circuiti a corrente alternata (AC). Come la resistenza, la reattanza ha unità di Ohm (Ω). Esistono due tipi di reattanza presenti in diversi componenti elettrici:
- Reattanza induttiva Xl prodotto dall'induttore, noto anche come bobina o reattore. Questi componenti producono un campo magnetico che resiste ai cambiamenti di direzione in un circuito a corrente alternata. Più veloce è il cambio di direzione, maggiore è il valore della reattanza induttiva.
- Reattanza capacitiva XC generato da un condensatore che immagazzina una carica elettrica. Quando il flusso di corrente in un circuito CA cambia direzione, il condensatore si carica e si scarica ripetutamente. Più a lungo il condensatore deve caricarsi, più il condensatore resisterà alla corrente. Pertanto, più veloce è il cambio di direzione, minore è il valore della reattanza capacitiva risultante.
Calcolo dell'impedenza Passo 4 Passaggio 4. Calcolare la reattanza induttiva
Come descritto sopra, la reattanza induttiva aumenterà con la velocità di variazione nella direzione della corrente o frequenza del circuito. Questa frequenza è indicata dal simbolo e ha unità di Hertz (Hz). La formula completa per il calcolo della reattanza induttiva è Xl = 2πƒL, dove L è l'induttanza con unità di Henry (H).
- L'induttanza L dipende dalle caratteristiche dell'induttore utilizzato, come il numero di bobine. Puoi anche misurare direttamente l'induttanza.
- Se riconosci il cerchio unitario, immagina una corrente alternata rappresentata da un cerchio e una rotazione completa di 2π radianti che rappresentano un ciclo. Quando moltiplichi questo per che è in Hertz (unità al secondo), ottieni il risultato in radianti al secondo. Questa è la velocità angolare del circuito e può essere scritta in minuscolo come omega. Puoi scrivere la formula per la reattanza induttiva in Xl=ωL
Calcola l'impedenza Passo 5 Passaggio 5. Calcolare la reattanza capacitiva
Questa formula è simile alla formula per trovare la reattanza induttiva, ma la reattanza capacitiva è inversamente proporzionale alla frequenza. Reattanza capacitiva XC = 1 / 2πƒC. C è il valore della capacità del condensatore, in Farad (F).
- È possibile misurare la capacità utilizzando un multimetro e alcuni calcoli di base.
- Come spiegato sopra, questa variabile può essere scritta in 1 / l.
Parte 2 di 2: Calcolo dell'impedenza totale
Calcolo dell'impedenza Passo 6 Passaggio 1. Sommare le resistenze nello stesso circuito
L'impedenza totale è facile da calcolare quando un circuito ha diversi resistori senza induttori o condensatori. Innanzitutto, misurare il valore di resistenza di ciascun resistore (o di qualsiasi componente dotato di resistenza) o cercare nello schema del circuito le parti etichettate con ohm di resistenza (Ω). Sommare in base al tipo di circuito tra i componenti:
- I resistori collegati in un circuito in serie (le cui estremità sono collegate in un'unica linea di filo) possono essere sommati insieme. La resistenza totale diventa R = R1 + R2 + R3…
- I resistori collegati in parallelo (ogni resistore ha un filo diverso ma collegato nello stesso circuito) vengono sommati al contrario. La quantità totale di resistenza diventa R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 …
Calcolo dell'impedenza Passo 7 Passaggio 2. Sommare i valori di reattanza nello stesso circuito
Quando ci sono solo induttori in un circuito, o solo condensatori, l'impedenza totale è uguale alla reattanza totale. Calcola come segue:
- Induttore in serie: Xtotale = XL1 + XL2 + …
- Condensatori in serie: Ctotale = Xdo1 + Xdo2 + …
- Induttore in parallelo: Xtotale = 1 / (1/XL1 + 1/XL2 …)
- Condensatore in parallelo: Ctotale = 1 / (1/Xdo1 + 1/Xdo2 …)
Calcolare l'impedenza Step 8 Passaggio 3. Sottrarre la reattanza induttiva dalla reattanza capacitiva per ottenere la reattanza totale
Poiché l'effetto di una reattanza aumenta al diminuire dell'effetto dell'altra reattanza, le due reattanze tendono a ridurre l'effetto reciproco. Per trovare il valore totale, sottrarre il valore di reattanza maggiore per il valore di reattanza minore.
Otterrai lo stesso risultato dalla formula Xtotale = |XC - Xl|
Calcolare l'impedenza Passo 9 Passaggio 4. Calcolare l'impedenza della resistenza e della reattanza in un circuito in serie
Non puoi sommarli insieme perché i due valori sono in fasi diverse. Cioè, i loro valori cambiano nel tempo come parte del ciclo AC, ma raggiungono il picco in momenti diversi. Fortunatamente, quando tutti i componenti sono in serie (c'è un solo filo), possiamo usare la semplice formula Z = (R2 + X2).
I calcoli alla base di questa formula coinvolgono "fasori", sebbene sembrino anche essere correlati alla geometria. Possiamo rappresentare le due componenti R e X come i due lati di un triangolo rettangolo, con l'impedenza Z come lato perpendicolare
Calcolare l'impedenza Step 10 Passaggio 5. Calcolare l'impedenza della resistenza e della reattanza in un circuito parallelo
Questo è un modo comune di calcolare l'impedenza, ma richiede la comprensione dei numeri complessi. Questo è l'unico modo per calcolare l'impedenza totale di un circuito parallelo che coinvolge resistenza e reattanza.
- Z = R + jX, con j come componente immaginaria: (-1). Usa j invece di i per evitare confusione con I che rappresenta la corrente.
- Non puoi combinare questi due numeri. Ad esempio, un'impedenza può essere scritta come 60Ω + j120Ω.
- Se hai due circuiti di questo tipo in una serie, puoi aggiungere separatamente i componenti dei numeri reali e dei componenti immaginari. Ad esempio, se Z1 = 60Ω + j120Ω e collegato in serie con un resistore avente Z2 = 20Ω, quindi Ztotale = 80Ω + j120Ω.
