如何计算阻抗：10 步（附图片）

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如何计算阻抗：10 步（附图片）
如何计算阻抗：10 步（附图片）
Anonim

阻抗是电路与交流电的对立。它以欧姆为单位。要计算阻抗，您必须知道所有电阻器的值以及所有电感器和电容器的阻抗，它们会根据电流在强度、速度和方向上的变化情况，对电流产生不同程度的反作用。您可以使用简单的数学公式计算阻抗。

公式备忘单

  1. 阻抗 Z = R 或 X升 或 XC （如果只有一个）
  2. 阻抗 仅串联 Z = √(R2 + X2)（如果同时存在 R 和一种类型的 X）
  3. 阻抗 仅串联 Z = √(R2 + (|X升 - XC|)2) (如果 R, X升, 和 XC 都在场）
  4. 阻抗 在任何电路中 = R + jX (j 是虚数 √(-1))
  5. 电阻 R = ΔV / I
  6. 感抗 X升 = 2πƒL = ωL
  7. 容抗 XC = 1 / 2π°C = 1 / ωC

    脚步

    第 1 部分（共 2 部分）：计算电阻和电抗

    计算阻抗步骤 1
    计算阻抗步骤 1

    步骤 1. 定义阻抗。

    阻抗用符号 Z 表示，以欧姆 (Ω) 为单位。您可以测量任何电路或组件的阻抗。结果将告诉您电路抵抗电子流动（电流）的程度。有两种不同的效应会减慢电流，这两种效应都会导致阻抗：

    • 电阻 (R) 是由于组件材料和形状的影响而导致的电流减慢。这种效应在电阻器中最大，但所有组件至少都有一点电阻。
    • 电抗 (X) 是由于电场和磁场对抗电流或电压的变化而导致的电流减慢。这对于电容器和电感器最为重要。
    计算阻抗步骤 2
    计算阻抗步骤 2

    步骤 2. 检查阻力。

    电阻是电学研究中的一个基本概念。您最常在欧姆定律中看到它：ΔV = I * R。如果您知道其他两个值，则此等式可让您计算其中的任何一个值。例如，要计算电阻，请将公式写为 R = ΔV / I.您还可以使用万用表轻松测量电阻。

    • ΔV 是电压，以伏特 (V) 为单位。它也称为电位差。
    • I 是电流，以安培 (A) 为单位。
    • R 是电阻，以欧姆 (Ω) 为单位。
    计算阻抗步骤 3
    计算阻抗步骤 3

    步骤 3. 知道要计算哪种类型的电抗。

    电抗只发生在交流电路（交流电）中。与电阻一样，它的单位是欧姆 (Ω)。有两种类型的电抗，它们出现在不同的电气元件中：

    • 感抗 X升 由电感器产生，也称为线圈或电抗器。这些组件会产生一个磁场，以对抗交流电路中的方向变化。方向变化越快，感抗越大。
    • 容抗 XC 由电容器产生，电容器储存电荷。当交流电路中的电流改变方向时，电容器会反复充电和放电。电容器必须充电的时间越长，它对电流的抵抗力就越大。因此，方向变化越快，容抗越低。
    计算阻抗步骤 4
    计算阻抗步骤 4

    步骤 4. 计算感抗。

    如上所述，感抗随着电流方向或电路频率的变化率而增加。该频率由符号 ƒ 表示，以赫兹 (Hz) 为单位。计算感抗的完整公式是 X升 = 2πƒL ，其中 L 是以亨利 (H) 为单位测量的电感。

    • 电感量 L 取决于电感器的特性，例如其线圈的数量。也可以直接测量电感。
    • 如果您熟悉单位圆，请想象用该圆表示的交流电流，2π 弧度的一整圈表示一个周期。如果将其乘以以赫兹（每秒单位）为单位的 ƒ，则会得到每秒弧度的结果。这是电路的角速度 ，可以写成小写的 omega ω。您可能会看到写为 X 的感抗公式升=ωL
    计算阻抗步骤 5
    计算阻抗步骤 5

    步骤 5. 计算容抗。

    该公式类似于感抗的公式，只是容抗与频率成反比。容抗 XC = 1 / 2π°C. C 是电容器的电容，以法拉 (F) 为单位。

    • 您可以使用万用表和一些基本计算来测量电容。
    • 如上所述，这可以写成 1 / ωC.

    第 2 部分（共 2 部分）：计算总阻抗

    计算阻抗步骤 6
    计算阻抗步骤 6

    步骤 1. 在同一电路中添加电阻。

    如果电路有多个电阻器，但没有电感器或电容器，则总阻抗很简单。首先，测量每个电阻器（或任何具有电阻的组件）两端的电阻，或参考电路图了解以欧姆 (Ω) 为单位的标记电阻。根据组件的连接方式组合这些：

    • 串联电阻（沿一根导线首尾相连）可以添加在一起。总电阻 R = R1 + R2 + R3…
    • 并联的电阻器（每个电阻器在连接到同一电路的不同导线上）被添加为它们的倒数。要找到总电阻 R，请求解方程 1/电阻 = 1 / 电阻1 + 1 / 电阻2 + 1 / 电阻3 …
    计算阻抗步骤 7
    计算阻抗步骤 7

    步骤 2. 在同一电路中添加相似的电抗值。

    如果电路中只有电感器，或只有电容器，则总阻抗与总电抗相同。计算如下：

    • 串联电感：X全部的 = XL1 + XL2 + …
    • 串联电容器：C全部的 = XC1 + XC2 + …
    • 并联电感：X全部的 = 1 / (1/XL1 + 1/XL2 …)
    • 并联电容器：C全部的 = 1 / (1/XC1 + 1/XC2 …)
    计算阻抗步骤 8
    计算阻抗步骤 8

    步骤 3. 减去感抗和容抗以获得总电抗。

    因为这些影响之一随着另一个减少而增加，所以它们往往会相互抵消。要找到总效果，请从较大的效果中减去较小的效果。

    • 您将从公式 X 中得到相同的结果全部的 = |XC - X升|
    计算阻抗步骤 9
    计算阻抗步骤 9

    步骤 4. 从串联电阻和电抗计算阻抗。

    您不能只是将两者相加，因为这两个值是“异相”的。这意味着这两个值作为 AC 周期的一部分随时间变化，但在不同时间达到峰值。幸运的是，如果所有组件都串联（即只有一根电线），我们可以使用简单的公式 Z = √(R2 + X2).

    这个公式背后的数学涉及“相量”，但从几何学来看，它似乎也很熟悉。事实证明，我们可以将两个分量 R 和 X 表示为直角三角形的腿，阻抗 Z 表示为斜边。

    计算阻抗步骤 10
    计算阻抗步骤 10

    步骤 5. 从电阻和电抗并联计算阻抗。

    这实际上是表达阻抗的一般方式，但它需要对复数的理解。这是计算包含电阻和电抗的并联电路总阻抗的唯一方法。

    • Z = R + jX，其中 j 是虚部：√(-1)。使用 j 而不是 i 以避免与电流的 I 混淆。
    • 您不能合并这两个数字。例如，阻抗可能表示为 60Ω + j120Ω。
    • 如果您有两个这样的串联电路，您可以分别将实部和虚部相加。例如，如果 Z1 = 60Ω + j120Ω 并与 Z 的电阻串联2 = 20Ω，然后 Z全部的 = 80Ω + j120Ω。

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