ความต้านทานไฟฟ้า: คืออะไร

ความต้านทานไฟฟ้าคืออะไร

ในวิศวกรรมไฟฟ้า ความต้านทานไฟฟ้าเป็นการวัดความต้านทานที่วงจรแสดงออกต่อกระแสไฟฟ้าเมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้า การต้านทานไฟฟ้าขยายแนวคิดของความต้านทานไปยังวงจรกระแสสลับ (AC) ความต้านทานไฟฟ้ามีทั้งขนาดและเฟส ไม่เหมือนกับความต้านทานที่มีเพียงขนาดเท่านั้น

ต่างจากความต้านทานไฟฟ้า ความต้านทานไฟฟ้าต่อกระแสขึ้นอยู่กับความถี่ของวงจร ความต้านทานสามารถมองได้ว่าเป็นความต้านทานไฟฟ้าที่มีมุมเฟสเป็นศูนย์

ในวงจรเหนี่ยวนำบริสุทธิ์ กระแสจะล่าช้า 90° (ไฟฟ้า) เทียบกับแรงดันที่นำไปใช้ ในวงจรเก็บประจุบริสุทธิ์ กระแสจะนำหน้า 90° (ไฟฟ้า) เทียบกับแรงดันที่นำไปใช้ ในวงจรต้านทานบริสุทธิ์ กระแสจะไม่ล่าช้าหรือนำหน้าเทียบกับแรงดันที่นำไปใช้ เมื่อวงจรถูกขับเคลื่อนด้วยกระแสตรง (DC) จะไม่มีความแตกต่างระหว่างความต้านทานไฟฟ้าและความต้านทาน

ในวงจรปฏิบัติการที่มีทั้งความต้านทานเหนี่ยวนำและความต้านทานเก็บประจุร่วมกับความต้านทาน หรือมีความต้านทานเก็บประจุหรือความต้านทานเหนี่ยวนำร่วมกับความต้านทาน จะมีผลทำให้กระแสของวงจรนำหน้าหรือล่าช้าตามค่าของความต้านทานและความต้านทานของวงจร

ในวงจร AC ผลรวมของความต้านทานแบบอินดักทีฟและความต้านทานเรียกว่า อิมพีแดนซ์ อิมพีแดนซ์โดยทั่วไปจะเขียนแทนด้วยตัวอักษรภาษาอังกฤษ Z ค่าของ อิมพีแดนซ์ จะแสดงเป็น

เมื่อ R คือค่าความต้านทานของวงจร และ X คือค่าความต้านทานแบบอินดักทีฟของวงจร
มุมระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานและกระแสไฟฟ้าคือ

ความต้านทานแบบอินดักทีฟถูกกำหนดให้เป็นบวก และความต้านทานแบบแคปาซิตีฟถูกกำหนดให้เป็นลบ

อิมพีแดนซ์สามารถแสดงในรูปแบบเชิงซ้อน นี่คือ

ส่วนจริงของอิมพีแดนซ์เชิงซ้อนคือความต้านทาน และส่วนจินตภาพคือความต้านทานแบบอินดักทีฟของวงจร

สมมุติว่าเราใช้แรงดันไฟฟ้าไซนัสอย่าง Vsinωt ผ่าน อินดักทอร์บริสุทธิ์ที่มีความเหนี่ยวนำ L เฮนรี

การคำนวณกระแสผ่านอินดักทอร์คือ

จากสมการของคลื่นกระแสผ่านอินดักทอร์ชัดเจนว่ากระแสจะล่าช้ากว่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน 90° (ทางไฟฟ้า)

สมมุติว่าเราใช้แรงดันไฟฟ้าไซนัสอย่าง Vsinωt ผ่าน แคปาซิเตอร์บริสุทธิ์ที่มีความจุ C ฟาราด

การคำนวณกระแสผ่านแคปาซิเตอร์คือ

จากสัญญาณคลื่นของกระแสผ่านตัวเก็บประจุ สามารถเห็นได้ว่ากระแสนำแรงดันที่ถูกนำไปใช้ 90° (ไฟฟ้า)

ตอนนี้เราจะเชื่อมแหล่งกำเนิดแรงดันเดียวกันนี้กับความต้านทานบริสุทธิ์มูลค่า R โอห์ม

ที่นี่ สัญญาณของกระแสผ่านความต้านทานจะเป็น

จากสัญญาณนั้น สามารถสรุปได้ว่ากระแสอยู่ในเฟสเดียวกับแรงดันที่ถูกนำไปใช้

อิมพีแดนซ์ของวงจร RL อนุกรม

ขอให้เราหาสัญญาณของอิมพีแดนซ์ของวงจร วงจร RL อนุกรม ที่นี่ ความต้านทานมูลค่า R และอินดักแทนซ์มูลค่า L ถูกเชื่อมต่อแบบอนุกรม ค่าความต้านทานอินดักเตอร์คือ ωL ดังนั้น สัญญาณของอิมพีแดนซ์ในรูปแบบเชิงซ้อนคือ

ค่าตัวเลขหรือค่าโมดูลัสของความต้านทานคือ

อิมพีแดนซ์ของวงจร RC อนุกรม

ขอเชื่อมต่อความต้านทานมูลค่า R โอห์มแบบอนุกรมกับตัวเก็บประจุมูลค่า C ฟาราด ความต้านทานของตัวเก็บประจุคือ 1 / ωC ความต้านทาน R และความต้านทานของตัวเก็บประจุอยู่ในอนุกรม สัญญาณของอิมพีแดนซ์สามารถเขียนเป็น

ค่าโมดูลัสของอิมพีแดนซ์ของวงจร RC อนุกรมคือ

ความต้านทานของวงจร RL ขนาน

ที่นี่ความต้านทานและอินดักเตอร์เชื่อมต่อกันแบบขนาน ที่นี่ส่วนกลับของความต้านทานของวงจรคือผลรวมของส่วนกลับของความต้านทานและส่วนกลับของปฏิกิริยาไฟฟ้า

การเขียนสูตรของความต้านทานของวงจร RL ขนาน สามารถแสดงได้เป็น

ความต้านทานของวงจร RC ขนาน

ที่นี่คอนเดนเซอร์และตัวต้านทานเชื่อมต่อกันแบบขนาน ส่วนกลับของความต้านทานของวงจรคือผลรวมของส่วนกลับของความต้านทานและความต้านทานของคอนเดนเซอร์

ในที่สุดเราสามารถเขียนสูตรของความต้านทานของวงจร RC ขนานได้ว่า

ความต้านทานของวงจร RLC อนุกรม

ที่นี่ตัวต้านทาน คอนเดนเซอร์ และอินดักเตอร์เชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ความต้านทานรวมของวงจรคือผลรวมของความต้านทานของอินดักเตอร์และคอนเดนเซอร์ ความต้านทานของคอนเดนเซอร์ถูกคำนวณเป็นลบ การเขียนสูตรของความต้านทานของวงจร RLC อนุกรม คือ

ความต้านทานรวมของวงจร RLC ขนาน

ที่นี่ ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และตัวเหนี่ยวนำถูกเชื่อมต่อกันแบบขนาน ในทำนองเดียวกัน ความต้านทานรวมเทียบเท่าของวงจร RLC ขนานสามารถกำหนดได้และในที่สุดการแสดงออกของความต้านทานรวมของวงจร RLC ขนานคือ

การนำเสนอความต้านทานในรูปแบบโพลาร์

คำชี้แจง: โปรดเคารพต้นฉบับ บทความดีๆ ควรแชร์ หากละเมิดลิขสิทธิ์กรุณาติดต่อลบ