Erfahren Sie, was elektrischer Impedanz ist: der Widerstand gegen Wechselstrom mit Betrag und Phase. Verstehen Sie die Impedanz in RL RC und RLC-Schaltungen und wie sie sich von Widerstand unterscheidet.
Was ist elektrischer Widerstand?
In der Elektrotechnik ist der elektrische Widerstand das Maß für den Widerstand, den ein Schaltkreis einem Strom entgegensetzt, wenn eine Spannung angewendet wird. Der Widerstand erweitert den Begriff des Widerstands auf Wechselstrom-Schaltkreise. Der Widerstand besitzt sowohl eine Größe als auch eine Phase, im Gegensatz zum Widerstand, der nur eine Größe hat.
Im Gegensatz zum elektrischen Widerstand hängt die Gegenwehr des elektrischen Widerstands gegen den Strom von der Frequenz des Schaltkreises ab. Der Widerstand kann als Widerstand mit einem Phasenwinkel von Null betrachtet werden.
In einem rein induktiven Schaltkreis liegt der Strom 90° (elektrisch) hinter der angewendeten Spannung zurück. In einem rein kapazitiven Schaltkreis führt der Strom 90° (elektrisch) vor der angewendeten Spannung. In einem rein ohmschen Schaltkreis liegt der Strom weder vor noch zurück in Bezug auf die angewendete Spannung. Wenn ein Schaltkreis mit Gleichstrom (DC) betrieben wird, gibt es keinen Unterschied zwischen Widerstand und Widerstand.
In einem praktischen Schaltkreis, in dem sowohl induktive Reaktanz als auch kapazitive Reaktanz sowie Widerstand oder entweder kapazitive oder induktive Reaktanz zusammen mit Widerstand vorhanden sind, wird es einen Voraus- oder Nachlaufeffekt auf den Strom des Schaltkreises geben, je nachdem, welchen Wert die Reaktanz und der Widerstand des Schaltkreises haben.
In einem Wechselstromschaltkreis wird der kumulative Effekt von Reaktanz und Widerstand als Widerstand bezeichnet. Der Widerstand wird normalerweise durch den englischen Buchstaben Z dargestellt. Der Wert des Widerstands wird wie folgt dargestellt
Dabei ist R der Wert des Schaltkreiswiderstands und X der Wert der Schaltkreisreaktanz.
Der Winkel zwischen angewendeter Spannung und Strom ist
Die induktive Reaktanz wird als positiv und die kapazitive Reaktanz als negativ betrachtet.
Der Widerstand kann in komplexer Form dargestellt werden. Dies ist
Der reelle Teil eines komplexen Widerstands ist der Widerstand und der imaginäre Teil die Reaktanz des Schaltkreises.
Lassen Sie uns eine sinusförmige Spannung Vsinωt über einen reinen Spule der Induktivität L Henry anlegen.
Der Ausdruck für den Strom durch die Spule ist
Aus dem Ausdruck der Stromform durch die Spule geht hervor, dass der Strom 90° (elektrisch) hinter der angewendeten Spannung zurückliegt.
Nun lassen wir dieselbe sinusförmige Spannung Vsinωt über einen reinen Kondensator der Kapazität C Farad anlegen.
Der Ausdruck für den Strom durch den Kondensator ist
Aus dem Ausdruck der Stromform durch den Kondensator geht hervor, dass der Strom 90° (elektrisch) vor der angewendeten Spannung liegt.
Nun schließen wir die gleiche Spannungsquelle an einen reinen Widerstand von Werte R Ohm an.
Hier wäre der Ausdruck für den Strom durch den Widerstand
Aus diesem Ausdruck kann geschlossen werden, dass der Strom die gleiche Phase wie die angewendete Spannung hat.
Widerstand eines Serienschaltkreises aus Spule und Widerstand
Leiten wir den Ausdruck für den Widerstand eines Serienschaltkreises aus Spule und Widerstand her. Hier sind ein Widerstand mit dem Wert R und eine Spule mit dem Induktionswert L in Serie geschaltet. Der Reaktanzwert der Spule ist ωL. Daher lautet der Ausdruck für den Widerstand in komplexer Form
Der numerische Wert oder Modul des Widerstands ist
Widerstand eines Serienschaltkreises aus Widerstand und Kondensator
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