Πώς να υπολογίσετε την αντίσταση: 10 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: Jason Gerald | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-19 22:12

Η σύνθετη αντίσταση είναι ένα μέτρο αντίστασης στο εναλλασσόμενο ρεύμα. Η μονάδα είναι ωμ. Για να υπολογίσετε τη σύνθετη αντίσταση, πρέπει να γνωρίζετε το άθροισμα όλων των αντιστάσεων καθώς και τις εμπέδησεις όλων των επαγωγέων και των πυκνωτών που θα δώσουν μια ποικίλη αντίσταση στο ρεύμα ανάλογα με τις αλλαγές στο ρεύμα. Μπορείτε να υπολογίσετε τη σύνθετη αντίσταση χρησιμοποιώντας έναν απλό μαθηματικό τύπο.

Περίληψη τύπου

1. Αντίσταση Z = R ή X_μεγάλο ή Χ_ντο (αν είναι γνωστό μόνο ένα)
2. Αντίσταση σε σειρά Z = (R² + Χ²) (εάν είναι γνωστά τα R και ένα από το X)
3. Αντίσταση σε σειρά Z = (R² + (| X_μεγάλο - Χ_ντο|)²) (αν R, X_μεγάλο, και Χ_ντο πλήρως γνωστό)
4. Αντίσταση σε όλα τα είδη δικτύων = R + jX (το j είναι ένας φανταστικός αριθμός (-1))
5. Αντίσταση R = I / V
6. Επαγωγική αντίδραση Χ_μεγάλο = 2πƒL = L
7. Χωρητική αντίδραση Χ_ντο = ¹ / _2πƒL = ¹ / _μεγάλο

   Βήμα

   Μέρος 1 από 2: Υπολογισμός αντίστασης και αντίδρασης

   

   Βήμα 1. Ορισμός σύνθετης αντίστασης

   Η σύνθετη αντίσταση συμβολίζεται με το σύμβολο Z και έχει μονάδες Ohms (Ω). Μπορείτε να μετρήσετε τη σύνθετη αντίσταση οποιουδήποτε κυκλώματος ή ηλεκτρικού εξαρτήματος. Τα αποτελέσματα της μέτρησης θα σας πουν πόσο το κύκλωμα εμποδίζει τη ροή των ηλεκτρονίων (ρεύμα). Υπάρχουν δύο ξεχωριστές επιδράσεις που επιβραδύνουν το ρυθμό του ρεύματος, και οι δύο συμβάλλουν στην αντίσταση:

   • Αντίσταση (R) ή αντίσταση είναι η επιβράδυνση του ρεύματος που προκαλείται από το υλικό και το σχήμα του εξαρτήματος. Αυτό το αποτέλεσμα είναι μεγαλύτερο στις αντιστάσεις, αν και όλα τα εξαρτήματα πρέπει να έχουν τουλάχιστον κάποια αντίσταση.
   • Η αντίδραση (Χ) είναι η επιβράδυνση του ρεύματος λόγω ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων που αντιστέκονται στις αλλαγές του ρεύματος ή της τάσης. Αυτό το φαινόμενο είναι πιο σημαντικό για πυκνωτές και επαγωγείς.

   

   Βήμα 2. Ελέγξτε την αντίσταση

   Η αντίσταση είναι μια βασική έννοια στον τομέα των ηλεκτρολογικών μελετών. Αυτό μπορείτε να το δείτε στο νόμο του Ohm: V = I * R. Αυτή η εξίσωση σας επιτρέπει να υπολογίσετε τις τιμές αυτών των μεταβλητών αρκεί να γνωρίζετε τουλάχιστον δύο από τις τρεις μεταβλητές. Για παράδειγμα, για να υπολογίσετε την αντίσταση, γράψτε τον τύπο ως R = I / V Το Μπορείτε επίσης εύκολα να υπολογίσετε την αντίσταση με ένα πολύμετρο.

   • V είναι τάση, η μονάδα είναι Volts (V). Αυτή η μεταβλητή αναφέρεται επίσης ως διαφορά δυναμικού.
   • I είναι το ρεύμα, η μονάδα είναι Ampere (A).
   • Το R είναι αντίσταση, η μονάδα είναι Ohm (Ω).

   

   Βήμα 3. Υπολογίστε τον τύπο της αντίδρασης για υπολογισμό

   Η αντίδραση συμβαίνει μόνο σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος (AC). Όπως και η αντίσταση, έτσι και η αντίσταση έχει μονάδες Ohms (Ω). Υπάρχουν δύο τύποι αντίδρασης που υπάρχουν σε διαφορετικά ηλεκτρικά εξαρτήματα:

   • Επαγωγική αντίδραση Χ_μεγάλο παράγεται από τον επαγωγέα, επίσης γνωστό ως πηνίο ή αντιδραστήρα. Αυτά τα συστατικά παράγουν ένα μαγνητικό πεδίο που αντιστέκεται στις αλλαγές κατεύθυνσης σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος. Όσο πιο γρήγορα συμβαίνει η αλλαγή κατεύθυνσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της επαγωγικής αντίδρασης.
   • Χωρητική αντίδραση Χ_ντο που παράγεται από έναν πυκνωτή που αποθηκεύει ηλεκτρικό φορτίο. Καθώς η ροή ρεύματος σε ένα κύκλωμα AC αλλάζει κατεύθυνση, ο πυκνωτής φορτίζεται και εκφορτίζεται επανειλημμένα. Όσο περισσότερο χρειάζεται να φορτιστεί ο πυκνωτής, τόσο περισσότερο θα αντισταθεί ο πυκνωτής στο ρεύμα. Επομένως, όσο πιο γρήγορα συμβαίνει η αλλαγή κατεύθυνσης, τόσο χαμηλότερη είναι η τιμή της χωρητικής αντίδρασης που προκύπτει.

   

   Βήμα 4. Υπολογίστε την επαγωγική αντίσταση

   Όπως περιγράφηκε παραπάνω, η επαγωγική αντίσταση θα αυξηθεί με το ρυθμό μεταβολής στην κατεύθυνση του ρεύματος ή τη συχνότητα του κυκλώματος. Αυτή η συχνότητα συμβολίζεται με το σύμβολο και έχει μονάδες Hertz (Hz). Ο πλήρης τύπος για τον υπολογισμό της επαγωγικής αντίδρασης είναι Χ_μεγάλο = 2πƒL, όπου L είναι η επαγωγή με μονάδες Henry (H).

   • Η επαγωγή L εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του επαγωγέα που χρησιμοποιείται, όπως ο αριθμός των πηνίων. Μπορείτε επίσης να μετρήσετε την επαγωγή απευθείας.
   • Εάν αναγνωρίζετε τον κύκλο μονάδων, φανταστείτε ένα εναλλασσόμενο ρεύμα που αντιπροσωπεύεται από έναν κύκλο και μια πλήρη περιστροφή 2π ακτίνων που αντιπροσωπεύει έναν κύκλο. Όταν πολλαπλασιάσετε αυτό με το οποίο είναι σε Hertz (μονάδες ανά δευτερόλεπτο), λαμβάνετε το αποτέλεσμα σε ακτίνια ανά δευτερόλεπτο. Αυτή είναι η γωνιακή ταχύτητα του κυκλώματος και μπορεί να γραφτεί με πεζά ως ωμέγα. Μπορείτε να γράψετε τον τύπο της επαγωγικής αντίδρασης στο Χ_μεγάλο= ωL

   

   Βήμα 5. Υπολογίστε την χωρητική αντίσταση

   Αυτός ο τύπος είναι παρόμοιος με τον τύπο για την εύρεση επαγωγικής αντίδρασης, αλλά η χωρητική αντίδραση είναι αντιστρόφως ανάλογη της συχνότητας. Χωρητική αντίδραση Χ_ντο = ¹ / _2πƒC Το C είναι η τιμή χωρητικότητας του πυκνωτή, στο Farads (F).

   • Μπορείτε να μετρήσετε τη χωρητικότητα χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο και μερικούς βασικούς υπολογισμούς.
   • Όπως εξηγήθηκε παραπάνω, αυτή η μεταβλητή μπορεί να γραφτεί ¹ / _μεγάλο.

   Μέρος 2 από 2: Υπολογισμός συνολικής σύνθετης αντίστασης

   

   Βήμα 1. Προσθέστε τις αντιστάσεις στο ίδιο κύκλωμα

   Η συνολική σύνθετη αντίσταση είναι εύκολο να υπολογιστεί όταν ένα κύκλωμα έχει πολλές αντιστάσεις χωρίς επαγωγείς ή πυκνωτές. Αρχικά, μετρήστε την τιμή αντίστασης κάθε αντίστασης (ή οποιουδήποτε εξαρτήματος που έχει αντίσταση) ή αναζητήστε στο διάγραμμα κυκλώματος τα μέρη που φέρουν ετικέτα με αντίσταση Ω (Ω). Προσθέστε ανάλογα με τον τύπο του κυκλώματος μεταξύ των εξαρτημάτων:

   • Οι αντιστάσεις που είναι συνδεδεμένες σε ένα κύκλωμα σειράς (τα άκρα των οποίων συνδέονται σε μία μόνο καλωδιακή γραμμή) μπορούν να αθροιστούν μαζί. Η ολική αντίσταση γίνεται R = R₁ + R₂ + R₃…
   • Οι αντιστάσεις που συνδέονται παράλληλα (κάθε αντίσταση έχει διαφορετικό σύρμα αλλά συνδέονται στο ίδιο κύκλωμα) αθροίζονται αντίστροφα. Η συνολική ποσότητα αντίστασης γίνεται R = ¹ / _{R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}

   

   Βήμα 2. Προσθέστε τις τιμές αντίδρασης στο ίδιο κύκλωμα

   Όταν υπάρχουν μόνο επαγωγείς σε ένα κύκλωμα ή μόνο πυκνωτές, η συνολική σύνθετη αντίσταση είναι ίση με τη συνολική αντίσταση. Υπολογίστε ως εξής:

   • Επαγωγέας σε σειρά: Χ_σύνολο = X_L1 + Χ_L2 + …
   • Πυκνωτές σε σειρά: Γ_σύνολο = X_Γ1 + Χ_Γ2 + …
   • Επαγωγέας σε παράλληλο κύκλωμα: X_σύνολο = 1 / (1 / Χ_L1 + 1/Χ_L2 …)
   • Πυκνωτής σε παράλληλο κύκλωμα: C_σύνολο = 1 / (1 / Χ_Γ1 + 1/Χ_Γ2 …)

   

   Βήμα 3. Αφαιρέστε την επαγωγική αντίσταση από την χωρητική αντίσταση για να πάρετε τη συνολική αντίσταση

   Δεδομένου ότι η επίδραση της μιας αντίδρασης αυξάνεται καθώς μειώνεται η επίδραση της άλλης αντίδρασης, οι δύο αντιδράσεις τείνουν να μειώνουν την επίδραση της άλλης. Για να βρείτε τη συνολική τιμή, αφαιρέστε τη μεγαλύτερη τιμή αντίδρασης από τη μικρότερη τιμή αντίδρασης.

   Θα έχετε το ίδιο αποτέλεσμα από τον τύπο Χ_σύνολο = | X_ντο - Χ_μεγάλο|

   

   Βήμα 4. Υπολογίστε τη σύνθετη αντίσταση της αντίστασης και της αντίδρασης σε ένα κύκλωμα σειράς

   Δεν μπορείτε να τα προσθέσετε μαζί, επειδή οι δύο τιμές βρίσκονται σε διαφορετικές φάσεις. Δηλαδή, οι τιμές τους αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου ως μέρος του κύκλου AC, αλλά κορυφώνονται σε διαφορετικούς χρόνους. Ευτυχώς, όταν όλα τα εξαρτήματα είναι σε σειρά (υπάρχει μόνο ένα καλώδιο), μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον απλό τύπο Z = (R² + Χ²).

   Οι υπολογισμοί πίσω από αυτόν τον τύπο περιλαμβάνουν "φάσορες", αν και φαίνεται επίσης ότι σχετίζονται με τη γεωμετρία. Μπορούμε να αναπαραστήσουμε τα δύο συστατικά R και X ως τις δύο πλευρές ενός ορθογώνιου τριγώνου, με την σύνθετη αντίσταση Z ως την κάθετη πλευρά

   

   Βήμα 5. Υπολογίστε τη σύνθετη αντίσταση της αντίστασης και της αντίδρασης σε παράλληλο κύκλωμα

   Αυτός είναι ένας κοινός τρόπος υπολογισμού της σύνθετης αντίστασης, αλλά απαιτεί κατανόηση μιγαδικών αριθμών. Αυτός είναι ο μόνος τρόπος για να υπολογιστεί η συνολική σύνθετη αντίσταση ενός παράλληλου κυκλώματος που περιλαμβάνει αντίσταση και αντίσταση.

   • Z = R + jX, με το j ως φανταστικό συστατικό: (-1). Χρησιμοποιήστε το j αντί για i για να αποφύγετε τη σύγχυση με το I που αντιπροσωπεύει το ρεύμα.
   • Δεν μπορείτε να συνδυάσετε αυτούς τους δύο αριθμούς. Για παράδειγμα, μια σύνθετη αντίσταση μπορεί να γραφτεί ως 60Ω + j120Ω.
   • Εάν έχετε δύο τέτοια κυκλώματα σε μια σειρά, μπορείτε να προσθέσετε ξεχωριστά τα συστατικά των πραγματικών αριθμών και των φανταστικών στοιχείων. Για παράδειγμα, εάν ο Ζ₁ = 60Ω + j120Ω και συνδεδεμένο σε σειρά με αντίσταση που έχει Z₂ = 20Ω, τότε Ζ_σύνολο = 80Ω + j120Ω.