Impedanta

Incinte acustice [Boxe] ,Putere,Impedanta,Decibeli,Vrajeala Marketing-ului Ep.1 (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Impedanta

AC Circuite electrice


Intrebarea 1

Nu stați acolo! Construiți ceva!

Învățarea de a analiza matematic circuitele necesită mult studiu și practică. În mod obișnuit, elevii practică prin lucrul prin numeroase probleme de probă și verificând răspunsurile lor față de cele oferite de manual sau instructor. În timp ce acest lucru este bun, există o cale mult mai bună.

Veți învăța mult mai mult prin construirea și analizarea circuitelor reale, permițând echipamentul de testare să furnizeze "răspunsurile" în loc de o carte sau de o altă persoană. Pentru exerciții de construire a circuitelor de succes, urmați acești pași:

  1. Cu atenție măsurați și înregistrați toate valorile componentelor înainte de construcția circuitului.
  2. Desenați diagrama schematică pentru circuitul care urmează să fie analizat.
  3. Construiți cu atenție acest circuit pe un panou sau alt mediu convenabil.
  4. Verificați precizia construcției circuitului, urmărind fiecare cablu la fiecare punct de conectare și verificând elementele unu-câte unul pe diagramă.
  5. Analiza matematică a circuitului, rezolvarea tuturor valorilor tensiunii și curentului.
  6. Măsurați cu atenție toate tensiunile și curenții, pentru a verifica corectitudinea analizei.
  7. Dacă există erori substanțiale (mai mari de câteva procente), verificați cu atenție construcția circuitului în funcție de diagramă, apoi calculați cu atenție valorile și re-măsurați cu atenție.

Pentru circuitele de curent alternativ în care reactantele inductive și capacitive (impedanțele) sunt un element semnificativ în calcule, recomandăm inductori și condensatori de înaltă calitate (high-Q) și alimentarea circuitelor cu tensiune joasă (frecvența liniei electrice funcționează bine) efecte parazitare. Dacă sunteți într-un buget restrâns, am constatat că tastatura electronică ieftină servesc drept "generatoare de funcții" pentru producerea unei game largi de semnale de frecvență audio-frecvență. Asigurați-vă că alegeți o tastatură "voce" care imită îndeosebi un val sinusoidal (vocea "panflute" este de obicei bună), dacă formele de undă sinusoidale reprezintă o ipoteză importantă în calculele dvs.

Ca de obicei, evitați valorile rezistenței foarte mari și foarte scăzute, pentru a evita erorile de măsurare cauzate de încărcarea contorului. Vă recomand valori rezistor între 1 kΩ și 100 kΩ.

O modalitate prin care puteți economisi timp și reduce posibilitatea de eroare este să începeți cu un circuit foarte simplu și să adăugați incremental componente pentru a crește complexitatea acestuia după fiecare analiză, mai degrabă decât să construiți un circuit complet nou pentru fiecare problemă de practică. O altă tehnică de economisire a timpului este de a reutiliza aceleași componente într-o varietate de configurații diferite de circuite. În acest fel, nu va trebui să măsurați valoarea unei componente mai mult decât o dată.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Lăsați electronii înșiși să vă dea răspunsul la propriile "probleme practice"!

Note:

Experiența mea a fost că studenții au nevoie de multă practică cu analiza circuitului pentru a deveni competenți. În acest scop, instructorii oferă de obicei studenților lor o mulțime de probleme de practică prin care să lucreze și oferă răspunsuri elevilor să-și controleze munca. În timp ce această abordare îi face pe studenți să se familiarizeze cu teoria circuitelor, nu reușește să le educe pe deplin.

Elevii nu au nevoie doar de practică matematică. Aceștia au nevoie, de asemenea, de circuite de construcție practice practice și de echipamente de testare. Deci, sugerez următoarea abordare alternativă: elevii ar trebui să- și construiască propriile "probleme de practică" cu componente reale și să încerce să prezică matematic diferitele valori de tensiune și curent. În acest fel, teoria matematică "vine în viață", iar studenții dobândesc o experiență practică pe care nu ar câștiga doar prin rezolvarea ecuațiilor.

Un alt motiv pentru a urma această metodă de practică este de a preda studenților metodă științifică : procesul de testare a unei ipoteze (în acest caz, predicții matematice) prin efectuarea unui experiment real. Elevii vor dezvolta, de asemenea, abilități reale de depanare, deoarece uneori fac erori de construcție a circuitelor.

Petreceți câteva momente de timp cu clasa dvs. pentru a revizui unele dintre "regulile" de construire a circuitelor înainte de a începe. Discutați aceste probleme cu elevii dvs. în aceeași manieră Socratică, în mod normal, ați discuta cu întrebările din foaia de lucru, în loc să le spuneți pur și simplu ce ar trebui și nu ar trebui să facă. Nu mă mai opresc niciodată să fiu uimită de modul în care elevii slab înțeleg instrucțiunile atunci când sunt prezentați într-un format tipic de prelegere (instructor monolog)!

O modalitate excelentă de a introduce studenții la analiza matematică a circuitelor reale este să le determinăm mai întâi să determinăm valorile componentelor (L și C) din măsurătorile de tensiune și curent AC. Cel mai simplu circuit, desigur, este o singură componentă conectată la o sursă de alimentare! Nu numai că aceasta va învăța pe elevi cum să înființeze circuitele de curent alternativ în mod corespunzător și sigur, dar le va învăța cum să măsoare capacitatea și inductivitatea fără echipamentul de testare specializat.

Notă privind componentele reactive: utilizați condensatoare și inductori de înaltă calitate și încercați să utilizați frecvențe joase pentru alimentarea cu energie electrică. Transformatoarele de putere mici în trepte funcționează bine pentru inductori (cel puțin doi inductori într-un singur pachet!), Atâta timp cât tensiunea aplicată la orice bobina transformatorului este mai mică decât tensiunea nominală a transformatorului pentru această înfășurare (pentru a evita saturarea miezului ).

O notă adresată acelor instructori care se pot plânge de timpul "irosit" trebuie să-i facă pe elevi să construiască circuite reale în loc să analizeze doar matematic circuitele teoretice:

Care este scopul studenților care vă ia cursul "panoul de lucru" panoul panoului de lucru implicit?

intrebarea 2

În circuitele de curent continuu, avem Legea lui Ohm de a lega împreună tensiunea, curentul și rezistența:

E = IR

În circuitele de curent alternativ, avem nevoie în mod similar de o formulă care să coreleze împreună tensiunea, curentul și impedanța . Scrieți trei ecuații, o rezolvare pentru fiecare dintre aceste trei variabile: un set de formule de lege pentru circuitele de curent alternativ. Fiți pregătit să arătați cum puteți folosi algebra pentru a manipula una din aceste ecuații în celelalte două forme.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

E = IZ

I = E


Z

Z = E


eu

Dacă se utilizează cantitățile de fazori (numere complexe) pentru tensiune, curent și impedanță, modul corect de a scrie aceste ecuații este după cum urmează:

E = IZ

I = E


Z

Z = E


eu

Formatul cu caractere aldine este un mod obișnuit de denotare a cantităților vectoriale în matematică.

Note:

Deși folosirea unor cantități de fazor pentru tensiune, curent și impedanță în forma AC a Legii lui Ohm oferă anumite avantaje distincte față de calculele scalare, aceasta nu înseamnă că nu se pot folosi cantități scalare. Adesea este oportună exprimarea unei tensiuni, a unui curent sau a unei impedanțe ca un număr scalar simplu.

Întrebarea 3

În acest circuit de curent alternativ rezistorul oferă 300 Ω de rezistență, iar inductorul oferă 400 Ω reactanță. Împreună, opoziția lor față de curentul alternativ are ca rezultat un curent de 10 mA de la sursa de 5 volți:

Câte ohme de opoziție are combinația de serie de rezistență și inductor ofertă "# 3"> Răspuns dezvălui Ascunde răspunsul

Z total = 500 Ω.

Următoarea întrebare: să presupunem că inductorul suferă un eșec în bobina sa de sârmă, determinând-o să "se deschidă". Explicați ce efect ar avea acest lucru asupra curentului de circuit și a căderilor de tensiune.

Note:

Elevii pot întâmpina dificultăți în a ajunge la aceeași cantitate pentru impedanța prezentată în răspuns. Dacă este cazul, ajutați-i să rezolve problemele sugerând că acestea simplifică problema : scurtă trecută una dintre componentele de încărcare și calculați noul curent al circuitului. În curând vor înțelege relația dintre opoziția totală a circuitului și curentul de circuit total și vor putea să aplice acest concept la problema inițială.

Întrebați elevii de ce cantitățile de 300 Ω și 400 Ω nu adaugă până la 700 Ω ca și cum ar fi dacă ar fi ambii rezistenți. Acest scenariu le amintește de o altă problemă matematică în care 3 + 4 = 5? Unde am văzut acest lucru înainte, mai ales în contextul circuitelor electrice?

Odată ce elevii dvs. fac legătura cognitivă cu trigonometria, întrebați-i semnificația adăugării acestor numere. Este suficient să spunem că o componentă are o opoziție la AC de 400 Ω, sau există mai mult pentru această cantitate decât o singură valoare scalară? Ce tip de număr ar fi potrivit pentru a reprezenta o astfel de cantitate și cum ar putea fi scris?

Întrebarea 4

În acest circuit de curent alternativ rezistorul oferă rezistență de 3 kΩ, iar condensatorul oferă 4 kΩ reactanță. Împreună, opoziția lor față de curentul alternativ are ca rezultat un curent de 1 mA de la sursa de 5 volți:

Câte ohme de opoziție are combinația de serie de rezistență și condensator oferta "# 4"> Reveal răspuns Ascunde răspuns

Z total = 5 kΩ.

Note:

Elevii pot întâmpina dificultăți în a ajunge la aceeași cantitate pentru impedanța prezentată în răspuns. Dacă este cazul, ajutați-i să rezolve problemele sugerând că acestea simplifică problema : scurtă trecută una dintre componentele de încărcare și calculați noul curent al circuitului. În curând vor înțelege relația dintre opoziția totală a circuitului și curentul de circuit total și vor putea să aplice acest concept la problema inițială.

Întrebați-vă elevii de ce cantitățile de 3 kΩ și 4 kΩ nu adaugă până la 7 kΩ ca și cum ar fi dacă ar fi ambii rezistenți. Acest scenariu le amintește de o altă problemă matematică în care 3 + 4 = 5? Unde am văzut acest lucru înainte, mai ales în contextul circuitelor electrice?

Odată ce elevii dvs. fac legătura cognitivă cu trigonometria, întrebați-i semnificația adăugării acestor numere. Este suficient să spunem că o componentă are o opoziție la AC de 4 kΩ, sau există mai mult pentru această cantitate decât o singură valoare scalară? Ce tip de număr ar fi potrivit pentru a reprezenta o astfel de cantitate și cum ar putea fi scris?

Întrebarea 5

În timp ce studiați teoria circuitului DC, ați aflat că rezistența a fost o expresie a opoziției unei componente față de curentul electric. Apoi, când studiați teoria circuitelor AC, ați aflat că reactanța a fost un alt tip de opoziție față de curent. Acum este introdus un al treilea termen: impedanța . Ca rezistență și reactanță, impedanța este, de asemenea, o formă de opoziție la curentul electric.

Explicați diferența dintre aceste trei cantități (rezistență, reactanță și impedanță) folosind propriile cuvinte.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Distincția fundamentală dintre acești termeni este una de abstracție: impedanța este termenul cel mai general, cuprinzând rezistența și reactanța . Iată o explicație dată în termeni de seturi logice (folosind o diagramă Venn ), împreună cu o analogie din taxonomia animalelor:

Rezistența este un tip de impedanță, la fel și reactanța. Diferența dintre cele două are legătură cu schimbul de energie .

Note:

Răspunsul dat este departe de a fi complet. Am arătat relația semantică dintre termeni de rezistență, reactanță și impedanță, dar am doar oglindită distincțiile conceptuale dintre ele. Asigurați-vă că discutați cu studenții dvs. care este diferența fundamentală între rezistență și reactanță, în ceea ce privește schimbul de energie electrică.

Întrebarea 6

Este adesea necesar să se reprezinte cantitățile de circuit de CA ca numere complexe și nu ca numere scalare, deoarece atât unghiul de magnitudine cât și unghiul de fază sunt necesare pentru a lua în considerare anumite calcule.

Atunci când reprezintă tensiunile și curenții AC în formă polară, unghiul dat se referă la schimbarea de fază dintre tensiunea sau curentul dat și o tensiune sau curent "de referință" la aceeași frecvență în altă parte a circuitului. Deci, o tensiune de 3, 5 V ∠-45 o înseamnă o tensiune de magnitudine de 3, 5 volți, trecând în fază de 45 de grade în spatele (întârzierii) tensiunii de referință (sau curentului), care este definită ca fiind sub un unghi de 0 grade.

Dar ceea ce despre impedanță (Z) "# 6"> Reveal răspuns Hide răspuns

Z L = 251, 33 Ω ∠ 90 o

Note:

Aceasta este o întrebare provocatoare, deoarece solicită elevului să apere aplicarea de unghiuri de fază unui tip de cantitate care nu posedă într-adevăr o formă de undă cum ar fi tensiunile AC și curenții. Conceptual, acest lucru este dificil de înțeles. Cu toate acestea, răspunsul este destul de clar prin calculul Legii lui Ohm (Z = E / I ).

Deși este natural să se atribuie un unghi de fază de 0o la alimentarea cu 36 de volți, făcându-l forma de undă de referință, acest lucru nu este de fapt necesar. Lucrați prin acest calcul cu studenții, asumându-vă unghiuri diferite pentru tensiune în fiecare caz. Ar trebui să găsiți că impedanța calculează a fi aceeași cantitate exactă de fiecare dată.

Întrebarea 7

Explicați impedanța ( Z ) în forme poliare și dreptunghiulare pentru fiecare din următoarele componente:

Un rezistor cu rezistență de 500 Ω
Un inductor cu reactanță 1, 2 kΩ
Un condensator cu 950 Ω de reactanță
Un rezistor cu rezistență de 22 kΩ
Un condensator cu reactanță de 50 kΩ
Un inductor cu 133 Ω de reactanță
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Un rezistor cu 500 Ω de rezistență: 500 Ω ∠ 0 o sau 500 + j0 Ω
Un inductor cu 1, 2 kΩ reactanță: 1, 2 kΩ ∠ 90 o sau 0 + j1, 2 k Ω
Un condensator cu 950 Ω de reactanță: 950 Ω ∠ -90 o sau 0 - j950 Ω
Rezistor cu rezistență 22 kΩ: 22 kΩ ∠ 0 o sau 22 k + j0 Ω
Un condensator cu 50 kΩ reactanță: 50 kΩ ∠ -90 o sau 0 - j50k Ω
Un inductor cu 133 Ω de reactanță: 133 Ω ∠ 90 o sau 0 + j133 Ω

Următoarele întrebări: ce ar arăta fazorii pentru impedanțe rezistive, inductive și capacitive?

Note:

În discuția cu elevii, subliniați natura consistentă a unghiurilor de fază pentru impedanțele componentelor "pure".

Întrebarea 8

Real inductoare și condensatori nu sunt niciodată pur reactivi. În mod inevitabil, va exista o anumită rezistență intrinsecă acestor dispozitive.

Să presupunem că un inductor are o rezistență la înfășurare de 57 Ω și o rezistență de 1500 Ω la o anumită frecvență. Cum ar fi această combinație exprimată ca o singură impedanță? Declarați răspunsul dumneavoastră atât în ​​forme poliare, cât și dreptunghiulare.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Z L = 1501 Ω ∠ 87, 8 o = 57 + j1500 Ω

Note:

Menționați studenților că componentele "reale" cum ar fi acestea pot fi modelate într-o diagramă ca o combinație a două componente "pure", în acest caz un rezistor și un inductor. Discutați cu ei avantajele de a "modela" caracteristicile componentelor în acest mod, deoarece este o practică foarte obișnuită în inginerie.

Acesta este un concept foarte important de înțeles: componentele reactive nu sunt niciodată pur reactive. Rezistența parazitară este imposibilă pentru a evita utilizarea superconductorilor. Chiar și atunci, inductorii sunt obligați să aibă o capacitate parazită, iar condensatorii sunt obligați să aibă o anumită inductanță parazitară!

Întrebarea 9

Nu numai că componentele reactive posedă în mod inevitabil o rezistență parazitară ("rătăcită"), dar prezintă și reactanță parazitară de tip opus . De exemplu, inductorii sunt obligați să aibă o cantitate mică de capacitate încorporată, iar condensatorii sunt obligați să aibă o cantitate mică de inductanță încorporată. Aceste efecte nu sunt intenționate, dar există oricum.

Descrieți modul în care o cantitate mică de capacitate ajunge să existe într-un inductor și cum se ajunge la o cantitate mică de inductanță într-un condensator. Explicați ce înseamnă construirea acestor două componente reactive care permit existența unor caracteristici "opuse".

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Capacitatea există oricând există doi conductori separați de un mediu izolator. Inductanța există oricând este permisă existența unui câmp magnetic în jurul unui conductor care poartă curent. Căutați fiecare dintre aceste condiții în structurile respective de inductoare și condensatoare pentru a determina unde provin efectele parazitare.

Note:

Odată ce studenții au identificat mecanismele reactanților paraziți, provocați-i să inventeze mijloacele de minimizare a acestor efecte. Acesta este un exercițiu deosebit de practic pentru înțelegerea inductanței parazite în condensatori, ceea ce este foarte nedorit în decuplarea condensatoarelor utilizate pentru a stabiliza tensiunile de alimentare cu energie electrică în apropierea circuitelor integrate de circuit pe circuitele imprimate. Din fericire, cea mai mare parte a inductanței necorespunzătoare într-un condensator de decuplare se datorează faptului că este montat pe placă, mai degrabă decât în ​​interiorul structurii condensatorului în sine.

Întrebarea 10

Să presupunem că vi sa dat o componentă și a spus că a fost fie un rezistor, un inductor, sau un condensator. Componenta nu este marcată și este imposibilă identificarea vizuală. Explicați ce măsuri ați lua pentru a identifica electric tipul de componentă și ce valoare a fost, fără utilizarea unui echipament de testare, cu excepția unui generator de semnal, a unui multimetru (capabil să măsoare numai tensiunea, curentul și rezistența) și câteva componente pasive diverse (rezistențe, condensatoare, inductoare, întrerupătoare etc.). Demonstrați-vă tehnica dacă este posibil.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Chiar credeai că ți-aș da răspunsul la asta?

Note:

Aceasta este o oportunitate excelentă de a crea un grup de experiență și de a experimenta componentele reale. Există, evident, mai multe modalități de a face determinările identității și valorii! Utilizați timpul de clasă pentru a vă angaja elevii în discuții pline de viață și dezbatere despre cum să abordați această problemă practică.

Întrebarea 11

Să presupunem că vi s-au dat două componente și a spus unul a fost un inductor în timp ce celălalt a fost un condensator. Ambele componente sunt nemarcate și imposibil de distins sau de identificat vizual. Explicați cum puteți folosi un ohmmetru pentru a vă distinge unul de altul, pe baza răspunsului fiecărui component la curentul direct (DC).

Apoi, explicați modul în care puteți măsura valoarea fiecărei componente utilizând doar un generator de semnale sinusoidale și un contor de curent alternativ capabil să efectueze doar măsurări precise de tensiune și curent alternativ într-o gamă largă de frecvențe (fără capacitate directă de măsurare a capacității sau de inductanță) și arătați cum ar fi folosită ecuația reactanței pentru fiecare componentă (L și C) în calculele dvs.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Chiar credeai că ți-aș da răspunsurile la o întrebare de genul asta?

Întrebare privind problema: să presupunem că singurul echipament de testare pe care l-ați avut la dispoziție a fost o baterie de 6 volți și un vechi volt-milliametru analogic (fără funcție de verificare a rezistenței). Cum ai putea folosi această unitate primitivă pentru a identifica ce componentă a fost inductorul și care a fost condensatorul?

Note:

Aceasta este o oportunitate excelentă de a crea un grup de experiență și de a experimenta componentele reale. Scopul acestei întrebări este de a face ca ecuațiile de reactanță să fie mai "reale" pentru studenți prin aplicarea ecuațiilor într-un scenariu realist. Testarea ohmmetrului se bazează pe răspunsul componentului DC, care poate fi considerat în termeni de reactanță la o frecvență la sau aproape de zero. Testul multimetru / generator se bazează pe răspunsul AC și va necesita manipularea algebrică pentru a converti formele canonice ale acestor ecuații la versiunile corespunzătoare pentru calculul L și C.

Întrebarea 12

Dacă se aplică o tensiune sinusoidală la o impedanță cu un unghi de fază de 0 °, formele de undă rezultate din tensiune și curent vor arăta astfel:

Dat fiind că puterea este produsul tensiunii și curentului (p = ie), compuneți forma de undă pentru curent în acest circuit.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Cereți studenților să observe îndeaproape forma de undă prezentată în răspuns și să determine ce semnează valorile puterii întotdeauna. Rețineți modul în care formele de undă de tensiune și curent variază între pozitiv și negativ, dar puterea nu este. De ce semnificație este acest lucru pentru noi "workheetpanel panel panel-default" itemscope>

Întrebarea 13

Dacă se aplică o tensiune sinusoidală la o impedanță cu un unghi de fază de 90 °, formele de undă rezultate din tensiune și curent vor arăta astfel:

Dat fiind că puterea este produsul tensiunii și curentului (p = ie), compuneți forma de undă pentru curent în acest circuit. De asemenea, explicați modul în care fraza mnemonic "ELI omul ICE" se aplică acestor forme de undă.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Fraza mnemonică, "ELI omul ICE", indică faptul că această schimbare de fază se datorează mai degrabă unei inductanțe decât unei capacități.

Note:

Cereți studenților să observe îndeaproape forma de undă prezentată în răspuns și să determine ce semn sunt valorile puterii. Rețineți modul în care forma de undă a puterii se alternează între valori pozitive și negative, la fel ca formele de undă de tensiune și curent. Cereți studenților dvs. să explice ce putere negativă ar putea însemna.

De ce semnificație este acest lucru pentru noi "workheetpanel panel panel-default" itemscope>

Întrebarea 14

Dacă se aplică o tensiune sinusoidală la o impedanță cu un unghi de fază de -90 °, formele de undă rezultate din tensiune și curent vor arăta astfel:

Dat fiind că puterea este produsul tensiunii și curentului (p = ie), compuneți forma de undă pentru curent în acest circuit. De asemenea, explicați modul în care fraza mnemonic "ELI omul ICE" se aplică acestor forme de undă.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Fraza mnemonică, "ELI omul ICE", indică faptul că această schimbare de fază se datorează mai degrabă unei capacități decât unei inductanțe.

Note:

Cereți studenților să observe îndeaproape forma de undă prezentată în răspuns și să determine ce semn sunt valorile puterii. Rețineți modul în care forma de undă a puterii se alternează între valori pozitive și negative, la fel ca formele de undă de tensiune și curent. Cereți studenților dvs. să explice ce putere negativă ar putea însemna.

De ce semnificație este acest lucru pentru noi "workheetpanel panel panel-default" itemscope>

Întrebarea 15

Difuzoarele utilizate pentru sistemele de reproducere audio (stereo, sisteme de adresare publică etc.) acționează ca sarcini de putere la amplificatoarele care le conduc. Aceste dispozitive transformă energia electrică în energie sonoră, care apoi disipă în aerul din jur. În acest fel, un difuzor acționează mult ca un rezistor: transformând o formă de energie (electrică) în alta și apoi risipind acea energie în mediul înconjurător. Firește, este logic să descriem natura acestor sarcini în unități de "ohmi" (Ω), astfel încât acestea să poată fi analizate matematic în mod similar cu rezistorii.

Cu toate acestea, în ciuda caracterului disipativ al difuzoarelor audio, clasificarea lor "ohms" este specificată mai degrabă ca o impedanță, mai degrabă decât o rezistență sau o reactanță . Explicați de ce este acest lucru.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Termenul "rezistență" se referă la fenomenul foarte specific de "frecare" electrică, care convertește energia electrică în energie termică. Termenul "reactanță" se referă la opoziția curentului electric care rezultă dintr-un schimb de energie non-disipativ între componentă și restul circuitului. Termenul "impedanță" se referă la orice formă de opoziție la curentul electric, indiferent dacă această opoziție este disipativă sau nu este disipativă.

În timp ce difuzoarele sunt dispozitive disipative în primul rând, cea mai mare parte a energiei disipată de un difuzor nu este sub formă de căldură.

Note:

Într-un sens, rezistența poate fi totuși ca un caz special (limitativ) de impedanță, la fel cum reactanța este un caz special de impedanță. Discutați acest concept cu elevii, în special cu privire la dispozitive precum difuzoarele care disipativează natura (disipă energia), dar nu rezistă în sensul strict al termenului.

Din acest motiv, cuvântul "impedanță" găsește o aplicație largă în lumea electronică și chiar în unele științe în afara electricității / electronicii!

Întrebarea 16

Inginerii scriu adesea formulele de reactanță capacitivă și inductivă într-un mod diferit de cel pe care l-ați văzut:

X L = ωL

X C = 1


ωC

Aceste ecuații ar trebui să vă pară cunoscute, de la a vedea ecuații similare care conțin un termen pentru frecvență (f). Având în vedere formele acestor ecuații, care este definiția matematică a ω? Cu alte cuvinte, ce combinație de variabile și constante cuprinde "ω" și ce unitate este exprimată în mod corespunzător?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

ω = 2 πf și se exprimă în unități de radiani pe secundă .

Note:

Elevii care au luat trigonometrie trebuie să recunoască radianul ca unitate pentru măsurarea unghiurilor. Discutați cu elevii dvs. de ce multiplicarea frecvenței (f, cicluri pe secundă) de către constanta 2 π determină schimbarea unității în "radiani pe secundă".

Inginerii se referă adesea la ω ca viteza unghiulară a unui sistem AC. Discutați de ce termenul "viteză" este adecvat pentru ω.

Întrebarea 17

Inginerii deseori calculează impedanța capacităților pure și inductanțelor pure într-un mod care oferă direct rezultate în formă rectangulară (complexă):

Z L = j ωL

Z C = -j 1


ωC

Tipul îngroșat ( Z în loc de Z) semnifică impedanța calculată ca o cantitate complexă, mai degrabă decât o cantitate scalară. Având în vedere formele acestor ecuații, care este definiția matematică a ω? Cu alte cuvinte, ce combinație de variabile și constante cuprinde "ω" și ce unitate este exprimată în mod corespunzător?

De asemenea, determinați cum ar arăta ecuațiile pentru calculul impedanței acestor rețele de serie:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

ω = 2 πf se numește viteza unghiulară a circuitului și se exprimă în unități de radiani pe secundă .

Ecuațiile de impedanță pentru rețelele LR și RC sunt următoarele:

Z LR = R + j ωL

Z RC = R - j 1


ωC

Note:

Elevii care au luat trigonometrie trebuie să recunoască radianul ca unitate pentru măsurarea unghiurilor. Discutați cu elevii dvs. de ce multiplicarea frecvenței (f, cicluri pe secundă) de către constanta 2 π determină schimbarea unității în "radiani pe secundă".

Inginerii se referă adesea la ω ca viteza unghiulară a unui sistem AC. Discutați de ce termenul "viteză" este adecvat pentru ω.

Întrebarea 18

Inversitatea matematică sau reciprocă a rezistenței (R) este o cantitate numită conductanță (G).

G = 1


R

Există o cantitate echivalentă pentru impedanță (Z) "# 18"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

Y = admitere, care este reciprocitatea impedanței.

Y = 1


Z

Admiterea este exprimată în unitatea de siemens .

B = suscepție, care este reciprocitatea reactanței.

B = 1


X

Susceptanța este exprimată și în unitatea de siemens .

Note:

Adresați-vă elevilor unde au obținut aceste informații. De asemenea, întrebați-le ce a fost vechea unitate de măsură (pre-siemens).

Unde ar fi astfel de cantități utile în calculele circuitului de curent alternativ? Întrebați elevii dvs. unde cantitatea de conductanță (G) este utilă în calculele circuitului DC.

Întrebarea 19

Inversitatea matematică sau reciprocă a rezistenței (R) este o cantitate numită conductanță (G).

G = 1


R

Există o cantitate echivalentă pentru reactanță? Care este reciprocitatea reactanței și ce unitate de măsură este exprimată? Indiciu: simbolul său este B.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

B = suscepție, care este reciprocitatea reactanței.

B = 1


X

Susceptanța, ca conducta (G) și admiterea (Y) este exprimată în unitatea de siemens .

Note:

Adresați-vă elevilor unde au obținut aceste informații. De asemenea, întrebați-le ce a fost vechea unitate de măsură (pre-siemens).

Unde ar fi o astfel de cantitate utilă în calculele circuitului de curent alternativ? Întrebați elevii dvs. unde cantitatea de conductanță (G) este utilă în calculele circuitului DC.

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →