怎么计算阻抗
时间:2021-12-15 12:01
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阻抗是电路对交流电的阻力。它的单位是欧姆。为了计算阻抗,你必须知道所有电阻的值以及所有电感和电容的阻抗,这些电阻和阻抗会根据电流在强度、速度和方向上的变化,产生不同大小的电流阻力。你可以用一个简单的数学公式来计算阻抗。
公式备忘单
- 阻抗Z = R 或 XL 或 XC (如果只有三者中的一个)
仅限串联电路 的阻抗Z = √(R + X) (如果存在R和一种类型的X)
仅限串联电路 的阻抗Z = √(R + (|XL - XC |)) (如果R、XL 和XC 都存在)
任何电路 中的阻抗 = R + jX (j是虚数√(-1))
- 电阻R = ΔV / I
- 感抗XL = 2πƒL = ωL
- 容抗XC = / 2πƒC = / ωC
怎么计算阻抗的方法
方法1方法1 的 2:计算电阻和电抗
1定义阻抗。
阻抗用符号Z表示,单位为欧姆(Ω)。你可以测量任何电路或元件的阻抗。结果会告诉你电路对电子流或者说电流的阻力大小。有两种不同的效应可以减缓电流,它们都构成阻抗:
- 电阻R是由于材料和形状的影响而使电流减慢。这种效应在“电阻元件”中体现得最为充分,但所有元件都至少有一点电阻。
- 电抗X是由于电场和磁场在电流或电压中的相反变化而使电流减慢。这种效应在电容器
和电感
上最为明显。
2复习电阻。
电阻是电学研究中的一个基本概念。在学习欧姆定律
的过程中,你会经常看到电阻:ΔV = I * R.知道这三个值中的任意两个,你就能用这个公式计算出另一个值。例如,要计算电阻,可以把公式变形成
R = ΔV / I
。你也可以使用万用表,很方便得测出电阻。
- ΔV是电压,以伏特(V)为单位。电压也被称为电位差。
- I是电流,以安培(A)为单位。
- R是电阻,以欧姆(Ω)为单位。
3知道要计算的是哪种电抗。
只有交流电路(AC)才有电抗。和电阻一样,它的单位也是欧姆(Ω)。电抗分两种类型,会出现在不同的电气元件中:
- 感抗XL
是由电感产生的,电感也被称为线圈或电抗器。这类元件产生的磁场与交流电路中的方向变化相反。方向变化得越快,感抗越大。
- 容抗XC
是由储存电荷的电容器产生的。当电流在交流电路中改变方向时,电容器会反复充电和放电。电容器充电的时间越长,它对电流的阻力越大。因此,方向变化越快,容抗越小。
4计算感抗。
如上所述,感抗会随电流方向变化速度的增加而增加,也就是说,与电路频率
成正比。这种频率用符号ƒ表示,以赫兹(Hz)为单位。计算感抗的完整公式是
XL
= 2πƒL
,其中L是电感
,以亨利(H)为单位。
- 电感L取决于电感的特性,比如线圈数量等。电感值也可以直接测量得到。
- 如果你熟悉单位圆,就想象一个用这个圆表示的交流电流,2π弧度的完整旋转代表一圈。如果你用这个值乘以赫兹(每秒的次数),可以得到每秒的弧度。它是电路的角速度
,可以写成小写的欧米伽ω。感抗公式可以写成XL
=ωL
5计算容抗。
这个公式和感抗公式相似,不过,容抗和频率是成反
比的。容抗
XC
= / 2πƒC
。C是电容器的电容,单位是法拉(F)。
- 你可以用万用表测量电容,或者用一些基本的计算算出电容。
- 如上所述,它可以写成 / ωC
。
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方法2方法2 的 2:计算总阻抗
1将同一电路的电阻相加。
如果电路有几个电阻,但是没有电感或电容,那么总阻抗的计算就非常简单。首先,测量每个电阻或每个含有电阻的元件的阻值,或者查阅电路图中以欧姆(Ω)为单位的标记电阻。根据电阻的连接方式计算总阻值:
- 串联,或者说在一根电线中首尾相连的电阻,总阻值等于各电阻阻值之和。总电阻值R = R1
+ R2
+ R3
...
- 并联,或者说连接在同一电路不同导线上的电阻,总阻值等于各电阻阻值倒数之和的倒数。要计算总阻值R,必须解方程/R
= / R1
+ / R2
+ / R3
...
2以相似的方式计算同一电路的电抗值。
如果电路中只有电感或只有电容,那么总阻抗就等于总电抗。计算公式如下:
- 串联电感:X总
= XL1
+ XL2
+ ...
- 串联电容:C总
= XC1
+ XC2
+ ...
- 并联电感:X总
= 1 / (1/XL1
+ 1/XL2
...)
- 并联电容:C总
= 1 / (1/XC1
+ 1/XC2
...)
3用感抗和容抗做减法,来计算总电抗。
由于感抗和容抗中的一种升高时,另一种必然降低,所以它们往往互相抵消。要计算整体效果,用较大的值减去较小的值。
- 使用以下公式可以算出相同的结果:X总
= |XC
- XL
|
4计算串联电阻和电抗的阻抗。
你不能把这两个值加到一起,因为它们“不同步”。这意味着这两个值随着时间的推移,在交流电循环中发生变化,但在不同的时间达到峰值。幸好,如果所有元件都是串联的,即电路只有一条电线,我们可以用公式
Z = √(R + X)
直接进行计算。
- 这个公式背后的数学原理涉及“向量”,但它的形式也很像 某个几何公式。我们可以用两个分量R和X表示直角三角形的腿,用阻抗Z表示斜边。
5计算并联电阻和电抗的阻抗。
这实际上是一种表示阻抗的一般方法,但它需要理解复数。它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是虚数部分:√(-1)。这里使用j来代替i,避免与电流I弄混。
- 你无法把两个数相加。例如,阻抗可以表示为60Ω + j120Ω。
- 如果你有两个这样的电路串联在一起,可以把实部和虚部分别相加。例如,如果电路1的Z1
= 60Ω + j120Ω,和Z2
= 20Ω的电阻串联在一起,则Z总
= 80Ω + j120Ω。
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注意事项
1定义阻抗。 阻抗用符号Z表示,单位为欧姆(Ω)。你可以测量任何电路或元件的阻抗。结果会告诉你电路对电子流或者说电流的阻力大小。有两种不同的效应可以减缓电流,它们都构成阻抗:
2复习电阻。 电阻是电学研究中的一个基本概念。在学习欧姆定律 的过程中,你会经常看到电阻:ΔV = I * R.知道这三个值中的任意两个,你就能用这个公式计算出另一个值。例如,要计算电阻,可以把公式变形成
R = ΔV / I 。你也可以使用万用表,很方便得测出电阻。
3知道要计算的是哪种电抗。 只有交流电路(AC)才有电抗。和电阻一样,它的单位也是欧姆(Ω)。电抗分两种类型,会出现在不同的电气元件中:
4计算感抗。 如上所述,感抗会随电流方向变化速度的增加而增加,也就是说,与电路频率 成正比。这种频率用符号ƒ表示,以赫兹(Hz)为单位。计算感抗的完整公式是
XL = 2πƒL ,其中L是电感 ,以亨利(H)为单位。
5计算容抗。 这个公式和感抗公式相似,不过,容抗和频率是成反 比的。容抗
XC = / 2πƒC 。C是电容器的电容,单位是法拉(F)。
1将同一电路的电阻相加。 如果电路有几个电阻,但是没有电感或电容,那么总阻抗的计算就非常简单。首先,测量每个电阻或每个含有电阻的元件的阻值,或者查阅电路图中以欧姆(Ω)为单位的标记电阻。根据电阻的连接方式计算总阻值:
- 串联,或者说在一根电线中首尾相连的电阻,总阻值等于各电阻阻值之和。总电阻值R = R1 + R2 + R3 ...
- 并联,或者说连接在同一电路不同导线上的电阻,总阻值等于各电阻阻值倒数之和的倒数。要计算总阻值R,必须解方程/R = / R1 + / R2 + / R3 ...
2以相似的方式计算同一电路的电抗值。 如果电路中只有电感或只有电容,那么总阻抗就等于总电抗。计算公式如下:
- 串联电感:X总 = XL1 + XL2 + ...
- 串联电容:C总 = XC1 + XC2 + ...
- 并联电感:X总 = 1 / (1/XL1 + 1/XL2 ...)
- 并联电容:C总 = 1 / (1/XC1 + 1/XC2 ...)
3用感抗和容抗做减法,来计算总电抗。 由于感抗和容抗中的一种升高时,另一种必然降低,所以它们往往互相抵消。要计算整体效果,用较大的值减去较小的值。
- 使用以下公式可以算出相同的结果:X总 = |XC - XL |
4计算串联电阻和电抗的阻抗。 你不能把这两个值加到一起,因为它们“不同步”。这意味着这两个值随着时间的推移,在交流电循环中发生变化,但在不同的时间达到峰值。幸好,如果所有元件都是串联的,即电路只有一条电线,我们可以用公式
Z = √(R + X) 直接进行计算。
- 这个公式背后的数学原理涉及“向量”,但它的形式也很像 某个几何公式。我们可以用两个分量R和X表示直角三角形的腿,用阻抗Z表示斜边。
5计算并联电阻和电抗的阻抗。 这实际上是一种表示阻抗的一般方法,但它需要理解复数。它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是虚数部分:√(-1)。这里使用j来代替i,避免与电流I弄混。
- 你无法把两个数相加。例如,阻抗可以表示为60Ω + j120Ω。
- 如果你有两个这样的电路串联在一起,可以把实部和虚部分别相加。例如,如果电路1的Z1 = 60Ω + j120Ω,和Z2 = 20Ω的电阻串联在一起,则Z总 = 80Ω + j120Ω。 广告
注意事项
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