Impedancja Vs oporności?

• Jaka jest różnica między oporem a impedancją?

• Kiedy powiemy, że jest to impedancja, a kiedy powiemy to jako opór?

• Czy możesz to wyjaśnić za pomocą diagramu (jeśli to możliwe) i przykładu w czasie rzeczywistym.

• Jak powstanie reaktancja w obwodzie, w którym kondensatory i cewki indukcyjne nie są dostępne w naszym obwodzie?

• Jak znajdziemy reaktancje w obwodzie i jego wartości w czasie rzeczywistym?

• Mam na myśli, czy można obliczyć reaktancję za pomocą dowolnego przyrządu?

• Czy reaktancja była celowo utrzymywana przez projektanta, czy generalnie tworzy się w obwodzie?

Wszystkie odpowiedzi są mile widziane.

Diagram!

Jest to dla złożonej impedancji:

$Z = R + \dfrac{1}{j \omega C}$

Rezystancja jest w fazie z przyłożonym napięciem, więc wektor wskazuje w tym samym kierunku X. Impedancja kondensatora jest prawie całkowicie reaktywna, tzn. Jego część rezystancyjna jest znacznie mniejsza niż . powoduje = obrót o 90 °, a od (= ) jest w mianowniku jest ujemny kąt . Aby obliczyć aktualny , zauważamy, że dzieląc przez impedancję z kątem , odejmujemy kąt od naszego odniesienia, aby znak kąta został odwrócony.$R$ jθj$\dfrac{1}{j \omega C}$$j$$\theta$$j$ ( $\sqrt{-1}$I=$\left( \dfrac{1}{j} = -j \right)$
θ$I = \dfrac{U}{Z}$$\theta$
Wynik pokazuje, jak dla obciążenia pojemnościowego prąd prowadzi napięcie o kąt , gdzie . Dla obciążeń indukcyjnych można narysować podobny schemat, tylko wskazuje w przeciwnym kierunku niż , a prąd będzie napięcie.$\theta$$0 \le \theta \le 90°$
$j \omega L$$\dfrac{1}{j \omega C}$

edit (po edycji pytania)
Tak więc rezystancja spowoduje, że prąd będzie w fazie z napięciem. Jeśli istnieje wyimaginowany termin ( ), wówczas termin ten reprezentuje reaktancję, pojemnościową lub indukcyjną, i$j$

Odporność + Reaktywność = Impedancja

W idealnym świecie, jeśli nie masz kondensatorów lub cewek, również nie miałbyś reaktancji. Ale obwód może mieć impedancję pasożytniczą: długość śladu PCB spowoduje reaktancję indukcyjną (zachowuje się jak cewka), a dwa sąsiednie ślady będą miały reaktancję pojemnościową (zachowują się jak kondensator). Impedancja pasożytnicza jest niezamierzona i przez większość czasu jest uciążliwa, chociaż czasami projektant może z nich dobrze skorzystać.
Możesz zmierzyć impedancję komponentów za pomocą miernika RLC , który da ci rezystancję szeregową lub równoległą z reaktancją (indukcyjną lub pojemnościową).
Reaktywność będzie pokazywana jako przesunięcie fazowe napięcia lub prądu. To przesunięcie fazowe można pokazać na oscyloskopie w trybie XY; przesunięcie fazowe zero pokaże linię prostą, przesunięcie fazowe 90 ° pokaże koło, cokolwiek pomiędzy da ci elipsę.

Oto schemat impedancji:

Zasadniczo impedancja składa się z dwóch rzeczy: reaktancji i rezystancji , dzięki czemu rezystancja jest podzbiorem impedancji.

Aby uprościć obliczenia, używamy liczb zespolonych do wyrażenia impedancji. W ten sposób możemy uzyskać impedancję , gdzie jest opornością, jest liczbą urojoną, a jest reaktancją. Jeśli myślimy trochę o liczbach zespolonych, zobaczymy, że zerowy jest prawidłową wartością dla . W takim przypadku mamy tylko opór i brak reaktancji. Nie jest błędem stwierdzenie, że ładunek czysto rezystancyjny ma impedancję, ponieważ impedancja składa się z rezystancji i reaktancji, ale wydaje się, że z czasem termin impedancja zaczął sugerować, że istnieje pewna reaktancja.$Z=R+jX$$R$$j$$X$$X$

Innym problemem związanym z terminem impedancja jest to, że jest on najczęściej stosowany w obwodach prądu przemiennego i z jakiegoś powodu ludzie zwykle najpierw narażeni są na obwody prądu stałego. Powód, dla którego impedancja nie jest wykorzystywana w obwodach prądu stałego, wynika z natury reaktancji. Zasadniczo dla reaktancji mamy 3 przypadki: gdy reaktancja wynosi zero, gdy jest dodatnia i gdy jest ujemna.

W przypadkach dodatniej reaktancji mamy głównie impedancję indukcyjną, a wzór na impedancję to , gdzie to częstotliwość kątowa, a to indukcyjność elementu. Przy prądzie stałym częstotliwość wynosi zero, dlatego też wyobrażona część impedancji jest równa zero, co daje nam tylko opór. Ponieważ rezystancja jest często znacznie niższa niż reaktancja, uważa się, że idealna cewka ma zerową rezystancję, aw obwodach prądu stałego jest krótka.$Z=R+j \omega L$$\omega=2 \pi f$$L$

W przypadkach ujemnej reaktancji mamy głównie impedancję pojemnościową, a wzór na impedancję to . W obwodach prądu stałego, gdy częstotliwość zbliża się do zera, reaktancja zbliża się do nieskończoności iz tego powodu idealne kondensatory są modelowane jako obwód otwarty w obwodach prądu stałego.$Z=R+ \frac{-j}{\omega C}=R-\frac{j}{\omega C}$

Istnieje również odwrotność impedancji zwana admitancją. Zasadniczo jest to , gdzie to przewodność, a to podatność.$Y=Z^{-1}=G+jB$$G=\frac{R}{R^2+X^2}$$B=\frac{-X}{R^2+X^2}$

AKTUALIZACJA Niestety nie jestem tak zaawansowany, więc nie mogę udzielić dobrej odpowiedzi na aktualizację. Zasadniczo każda część obwodu działa jako połączenie rezystora, cewki indukcyjnej i kondensatora. Możliwe jest obliczenie indukcyjności kawałka drutu na przykład przy użyciu prawa Biota-Savarta lub prawa Gaussa .

Pojemność między innymi można obliczyć za pomocą prawa Gaussa dla pola elektrycznego lub prawa Coulomba . Podstawową ideą jest przyjęcie pewnego ładunku na ciele i użycie jednego z dwóch praw, o których wspomniałem, do opisania pola elektrycznego, aby uzyskać potencjał ciała względem punktu nieskończoności. Następnie pojemność można uzyskać za pomocą wzoru .$Q$$C= \frac{Q}{V}$

O ile mi wiadomo, dziś istnieją programy do projektowania elektronicznego, które są w stanie automatycznie obliczać indukcyjność i pojemność śladów PCB na podstawie samego układu PCB. Przepisy, które podałem, działają, ale obliczenie indukcyjności i pojemności śladów na płytce drukowanej byłoby dość skomplikowane.

AKTUALIZACJA 2

Reaktywność można zmierzyć za pomocą kilku rodzajów instrumentów, w zależności od oczekiwanych wartości, wymaganej precyzji i rodzaju instrumentu, który jest łatwiejszy w użyciu w danym obwodzie.

Możesz na przykład użyć „prostego” multimetru do pomiaru pojemności i indukcyjności śladu. Aby uzyskać lepsze wyniki, można użyć specjalnego typu multimetru zwanego miernikiem RLC. Pokaże dokładną rezystancję i reaktancję przy określonej częstotliwości, a większość lepszych modeli będzie w stanie wyświetlać indukcyjność i pojemność. Jest to przydatne, ponieważ w niektórych sytuacjach równoważna rezystancja szeregowa, na przykład kondensatora, może być ważna i nie można jej zmierzyć za pomocą zwykłego multimetru.

W niektórych przypadkach można użyć nawet oscyloskopu, aby zobaczyć reaktancję. Reaktancja wpłynie na sygnały przechodzące przez ślad, a takie efekty można wykryć za pomocą oscyloskopu, a następnie reaktancję można określić na podstawie wpływu na obwód.

Jeśli chodzi o część celową, to indukcyjność i pojemność są zjawiskami naturalnymi i są nieuniknione i zawsze będą miały miejsce. Na niektórych obwodach projektant może zwrócić na nie szczególną uwagę, ponieważ mogą one zmienić sposób, w jaki sygnał rozchodzi się przez ślad. Jest to szczególnie powszechne w nowoczesnej elektronice cyfrowej wysokiej częstotliwości. Z drugiej strony w niektórych obwodach (np. Elektronika cyfrowa niskiej częstotliwości, systemy tylko DC, itp.) Projektant może nie musieć zwracać dużej uwagi na reaktancję i może po prostu „pozwolić na to”.