עכבה היא מדד להתנגדות לזרם חילופין. היחידה היא אוהם. כדי לחשב עכבה, עליך לדעת את סכום כל ההתנגדות כמו גם את העכבות של כל המשרנים והקבלים אשר יתנו עמידות משתנה לזרם בהתאם לשינויים בזרם. אתה יכול לחשב עכבה באמצעות נוסחה מתמטית פשוטה.
סיכום נוסחה
- עכבה Z = R או Xל או Xג (אם רק אחד ידוע)
- עַכָּבָּה בסדרה Z = (R2 + X2) (אם ידועים R ואחד מ- X)
- עַכָּבָּה בסדרה Z = (R2 + (| Xל - איקסג|)2) (אם R, Xל, ו- Xג ידוע במלואו)
- עַכָּבָּה בכל מיני רשתות = R + jX (j הוא מספר דמיוני (-1))
- התנגדות R = I / V
- תגובה אינדוקטיבית Xל = 2πƒL = L
- תגובה קיבולית Xג = 1 / 2πƒL = 1 / ל
שלב
חלק 1 מתוך 2: חישוב ההתנגדות והתגובה
חישוב עכבה שלב 1 שלב 1. הגדרת עכבה
עכבה מסומנת בסמל Z ויש לה יחידות אוהם (Ω). אתה יכול למדוד את העכבה של כל מעגל או רכיב חשמלי. תוצאות המדידה יגידו לך עד כמה המעגל חוסם את זרימת האלקטרונים (זרם). ישנן שתי אפקטים מובחנים המאטים את קצב הזרם, שניהם תורמים לעכבה:
- התנגדות (R) או התנגדות היא האטה של הזרם הנגרם על ידי החומר והצורה של הרכיב. האפקט הזה הוא הגדול ביותר בנגדים, אם כי כל הרכיבים חייבים להיות בעלי התנגדות מסוימת לפחות.
- ריאקציה (X) היא האטת הזרם עקב שדות חשמליים ומגנטיים המתנגדים לשינויים בזרם או במתח. אפקט זה משמעותי ביותר עבור קבלים ומשרנים.
חישוב עכבה שלב 2 שלב 2. סקור את ההתנגדות
התנגדות היא מושג בסיסי בתחום לימודי החשמל. אתה יכול לראות זאת בחוק אוהם: V = I * R. משוואה זו מאפשרת לך לחשב את ערכי המשתנים האלה כל עוד אתה מכיר לפחות שניים משלושת המשתנים. לדוגמה, כדי לחשב התנגדות, כתוב את הנוסחה כ R = I / V. אתה יכול גם לחשב התנגדות בקלות עם מולטימטר.
- V הוא מתח, היחידה היא וולט (V). משתנה זה מכונה גם ההבדל הפוטנציאלי.
- אני הזרם, היחידה היא אמפר (A).
- R הוא התנגדות, היחידה היא אוהם (Ω).
חישוב עכבה שלב 3 שלב 3. להבין את סוג התגובה לחישוב
התגובה מתרחשת רק במעגלי זרם חילופין (AC). בדומה להתנגדות, לתגובה יש יחידות של אוהם (Ω). קיימים שני סוגים של ריאקציות במרכיבים חשמליים שונים:
- תגובה אינדוקטיבית Xל המיוצר על ידי המשרן, הידוע גם בשם סליל או כור. רכיבים אלה מייצרים שדה מגנטי העומד בפני שינויי כיוון במעגל זרם חילופין. ככל שהשינוי בכיוון מתרחש מהר יותר, כך הערך של התגובה האינדוקטיבית עולה.
- תגובה קיבולית Xג שנוצר על ידי קבל המאחסן מטען חשמלי. כאשר הזרם הנוכחי במעגל AC משנה כיוון, הקבל יטען ויפרוק שוב ושוב. ככל שהקבל צריך להיטען זמן רב יותר, כך הקבל יתנגד לזרם. לכן, ככל שהשינוי בכיוון מתרחש מהר יותר, כך יורד ערך התגובה הקיבולית שהתקבלה.
חישוב עכבה שלב 4 שלב 4. חישוב התגובה האינדוקטיבית
כפי שתואר לעיל, התגובה האינדוקטיבית תגדל עם קצב השינוי בכיוון הזרם, או תדירות המעגל. תדר זה מסומן על ידי הסמל, ויש לו יחידות של הרץ (הרץ). הנוסחה המלאה לחישוב תגובתיות אינדוקטיבית היא איקסל = 2πƒL, כאשר L הוא השראות עם יחידות הנרי (H).
- השראות L תלויה במאפייני המשרן המשמש, כגון מספר הסלילים. אתה יכול גם למדוד השראות ישירות.
- אם אתה מזהה את מעגל היחידה, דמיין זרם חילופין המיוצג על ידי עיגול, וסיבוב אחד שלם של 2π רדיאנים המייצגים מחזור אחד. כאשר אתה מכפיל את זה שהוא בהרץ (יחידות לשנייה), אתה מקבל את התוצאה ברדיאנים לשנייה. זוהי מהירות הזווית של המעגל וניתן לכתוב אותה באותיות קטנות כאומגה. אתה יכול לכתוב את הנוסחה לתגובה אינדוקטיבית ב- Xל= ω ל
חישוב עכבה שלב 5 שלב 5. חישוב התגובה הקיבולית
נוסחה זו דומה לנוסחה למציאת תגובתיות אינדוקטיבית, אך תגובתיות קיבולית היא ביחס הפוך לתדר. תגובה קיבולית איקסג = 1 / 2πƒC. C הוא ערך הקיבול של הקבל, בפאראדס (F).
- אתה יכול למדוד קיבול בעזרת מודד וכמה חישובים בסיסיים.
- כפי שהוסבר למעלה, ניתן לכתוב משתנה זה 1 / ל.
חלק 2 מתוך 2: חישוב סך העכבה
חישוב עכבה שלב 6 שלב 1. הוסף את ההתנגדויות באותו מעגל
ניתן לחשב את העכבה הכוללת כאשר למעגל יש מספר נגדים ללא משרנים או קבלים. ראשית, מדוד את ערך ההתנגדות של כל נגד (או כל רכיב בעל התנגדות), או חפש בתרשים המעגל את החלקים המסומנים באוהם התנגדות (Ω). הוסף בהתאם לסוג המעגל בין הרכיבים:
- ניתן לסכם יחד נגדים המחוברים במעגל סדרתי (שקצוותיהם מחוברים בקו חוט אחד). ההתנגדות הכוללת הופכת ל- R = R1 + ר2 + ר3…
- נגדים המחוברים במקביל (לכל נגד יש חוט אחר אך מחוברים באותו מעגל) מתווספים הפוך. הכמות הכוללת של ההתנגדות הופכת ל- R = 1 / ר1 + 1 / ר2 + 1 / ר3 …
חישוב עכבה שלב 7 שלב 2. הוסף את ערכי התגובה באותו מעגל
כאשר יש רק משרנים במעגל, או רק קבלים, העכבה הכוללת שווה לתגובה הכוללת. חישוב כדלקמן:
- משרן בסדרה: Xסה"כ = XL1 + XL2 + …
- קבלים בסדרות: גסה"כ = XC1 + XC2 + …
- משרן במעגל מקביל: Xסה"כ = 1 / (1 / XL1 + 1/XL2 …)
- קבלים במעגל מקביל: גסה"כ = 1 / (1 / XC1 + 1/XC2 …)
חישוב עכבה שלב 8 שלב 3. הפחת את התגובה האינדוקטיבית על ידי התגובה הקיבולית כדי לקבל את התגובה הכוללת
מכיוון שההשפעה של תגובה אחת עולה ככל שההשפעה של התגובה השנייה פוחתת, שתי התגובות נוטות להפחית האפקט של זה. כדי למצוא את הערך הכולל, הפחת את ערך התגובה הגדול יותר בערך התגובה הקטן יותר.
תקבל את אותה התוצאה מהנוסחה Xסה"כ = | Xג - איקסל|
חישוב עכבה שלב 9 שלב 4. חשב את עכבת ההתנגדות והתגובה במעגל סדרתי
לא ניתן לחבר אותם כי שני הערכים נמצאים בשלבים שונים. כלומר, הערכים שלהם משתנים עם הזמן כחלק ממחזור AC, אך הם מגיעים לשיא בזמנים שונים. למרבה המזל, כאשר כל הרכיבים נמצאים בסדרה (יש רק חוט אחד), נוכל להשתמש בנוסחה הפשוטה Z = (R2 + X2).
החישובים העומדים מאחורי נוסחה זו כוללים "פאזורים", אם כי נראה שהם קשורים גם לגיאומטריה. אנו יכולים לייצג את שני המרכיבים R ו- X כשני הצדדים של משולש ימני, כאשר העכבה Z היא הצד הניצב
חישוב עכבה שלב 10 שלב 5. חשב את עכבת ההתנגדות והתגובה במעגל מקביל
זוהי דרך נפוצה לחישוב עכבה, אך דורשת הבנה של מספרים מורכבים. זו הדרך היחידה לחשב את העכבה הכוללת של מעגל מקביל הכולל התנגדות ותגובה.
- Z = R + jX, כאשר j הוא המרכיב הדמיוני: (-1). השתמש ב- j במקום i כדי למנוע בלבול עם I המייצג זרם.
- אינך יכול לשלב את שני המספרים הללו. לדוגמה, ניתן לכתוב עכבה כ- 60Ω + j120Ω.
- אם יש לך שני מעגלים כאלה בסדרה, תוכל להוסיף את רכיבי המספרים האמיתיים והרכיבים הדמיוניים בנפרד. לדוגמה, אם Z1 = 60Ω + j120Ω ומחובר בסדרה עם נגד בעל Z2 = 20Ω, ואז Zסה"כ = 80Ω + j120Ω.
