Impedans Elektrik: Apakah itu?

Apakah Impedans Elektrik?

Dalam kejuruteraan elektrik, impedans elektrik adalah ukuran hambatan yang ditunjukkan oleh litar terhadap arus apabila voltan dikenakan. Impedans memperluas konsep rintangan kepada litar arus bergelombang (AC). Impedans mempunyai magnitud dan fasa, berbeza daripada rintangan yang hanya mempunyai magnitud.

Berbeza daripada rintangan elektrik, hambatan impedans elektrik terhadap arus bergantung pada frekuensi litar. Rintangan boleh dianggap sebagai impedans dengan sudut fasa sifar.

Dalam litar yang murni induktif, arus tertinggal 90° (elektrik) berbanding voltan yang dikenakan. Dalam litar yang murni kapasitif, arus mendahului 90° (elektrik) berbanding voltan yang dikenakan. Dalam litar yang murni resistif, arus tidak tertinggal atau mendahului berbanding voltan yang dikenakan. Apabila litar didorong dengan arus searah (DC), tiada perbezaan antara impedans dan rintangan.

Dalam litar praktikal di mana kedua-dua reaktans induktif dan reaktans kapasitif hadir bersama rintangan atau salah satu reaktans kapasitif atau induktif hadir bersama rintangan, akan ada kesan mendahului atau tertinggal pada arus litar bergantung pada nilai reaktans dan rintangan litar.

Dalam litar AC, kesan kumulatif reaktans dan rintangan dikenali sebagai impedans. Impedans biasanya dilambangkan dengan huruf Z. Nilai impedans diwakili sebagai

Di mana R adalah nilai rintangan litar dan X adalah nilai reaktans litar.
Sudut antara voltan yang dikenakan dan arus adalah

Reaktans induktif diambil sebagai positif dan reaktans kapasitif diambil sebagai negatif.

Impedans boleh diwakili dalam bentuk kompleks. Ini adalah

Bahagian nyata impedans kompleks adalah rintangan dan bahagian imajinari adalah reaktans litar.

Mari kita terapkan voltan sinusoidal Vsinωt merentasi sebuah induktor murni dengan induktansi L Henry.

Ungkapan arus melalui induktor adalah

Dari ungkapan gelombang arus melalui induktor, jelas bahawa arus tertinggal voltan yang dikenakan sebanyak 90° (elektrik).

Sekarang mari kita terapkan voltan sinusoidal yang sama Vsinωt merentasi sebuah kapasitor murni dengan kapasitansi C farad.

Ungkapan arus melalui kapasitor adalah

Dari ungkapan gelombang arus melalui kapasitor, jelas bahawa arus mendahului voltan yang dikenakan sebanyak 90° (elektrik).

Sekarang kita akan menyambung sumber voltan yang sama merentasi rintangan murni dengan nilai R ohm.

Di sini ungkapan arus melalui rintangan adalah

Dari ungkapan tersebut, dapat disimpulkan bahawa arus mempunyai fasa yang sama dengan voltan yang dikenakan.

Impedans Litar Siri RL

Mari kita turunkan ungkapan impedans bagi litar siri RL. Di sini rintangan bernilai R dan induktansi bernilai L disambung secara siri. Nilai reaktans induktor adalah ωL. Oleh itu, ungkapan impedans dalam bentuk kompleks adalah

Nilai numerik atau mod nilai reaktans adalah

Impedans Litar Siri RC

Mari kita sambung satu rintangan bernilai R ohm secara siri dengan kapasitor kapasitansi C farad. Reaktans kapasitor adalah 1 / ωC. Rintangan R dan reaktans kapasitor disambung secara siri, ungkapan impedans boleh