Cách tính trở kháng: 10 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: Jason Gerald | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-19 22:14

Trở kháng là một đơn vị đo khả năng chống lại dòng điện xoay chiều. Đơn vị là ohms. Để tính toán trở kháng, bạn cần biết tổng của tất cả các điện trở cũng như trở kháng của tất cả các cuộn cảm và tụ điện, những trở kháng này sẽ cung cấp một lượng điện trở khác nhau đối với dòng điện tùy thuộc vào sự thay đổi của dòng điện. Bạn có thể tính toán trở kháng bằng công thức toán học đơn giản.

Tóm tắt công thức

1. Trở kháng Z = R hoặc X_L hoặc X_NS (nếu chỉ có một người được biết)
2. Trở kháng trong loạt Z = (R² + X²) (nếu R và một trong X được biết)
3. Trở kháng trong loạt Z = (R² + (| X_L - NS_NS|)²) (nếu R, X_Lvà X_NS được biết đầy đủ)
4. Trở kháng trong tất cả các loại mạng = R + jX (j là số ảo (-1))
5. Điện trở R = I / V
6. Điện kháng cảm ứng X_L = 2πƒL = L
7. Điện dung X_NS = ¹ / _2πƒL = ¹ / _L

   Bươc chân

   Phần 1/2: Tính kháng và phản ứng

   

   Bước 1. Định nghĩa trở kháng

   Trở kháng được ký hiệu bằng ký hiệu Z và có đơn vị là Ohms (Ω). Bạn có thể đo trở kháng của bất kỳ mạch hoặc thành phần điện nào. Kết quả đo sẽ cho bạn biết mạch đang chặn dòng electron (dòng điện) bao nhiêu. Có hai hiệu ứng riêng biệt làm chậm tốc độ dòng điện, cả hai đều góp phần vào trở kháng:

   • Điện trở (R) hay điện trở là sự làm chậm dòng điện do vật liệu và hình dạng của linh kiện gây ra. Hiệu ứng này là lớn nhất trong điện trở, mặc dù tất cả các thành phần phải có ít nhất một số điện trở.
   • Phản kháng (X) là sự làm chậm dòng điện do điện trường và từ trường chống lại sự thay đổi của dòng điện hoặc điện áp. Tác dụng này có ý nghĩa nhất đối với tụ điện và cuộn cảm.

   

   Bước 2. Xem lại điện trở

   Điện trở là một khái niệm cơ bản trong lĩnh vực điện học. Bạn có thể thấy điều này trong định luật Ohm: V = I * R. Phương trình này cho phép bạn tính giá trị của các biến này miễn là bạn biết ít nhất hai trong ba biến. Ví dụ, để tính toán điện trở, hãy viết công thức dưới dạng R = I / V. Bạn cũng có thể dễ dàng tính toán điện trở bằng đồng hồ vạn năng.

   • V là điện áp, đơn vị là Vôn (V). Biến này còn được gọi là chênh lệch tiềm năng.
   • I là cường độ dòng điện, đơn vị là Ampe (A).
   • R là điện trở, đơn vị là Ohm (Ω).

   

   Bước 3. Tìm ra loại điện kháng để tính toán

   Phản ứng chỉ xảy ra trong mạch điện xoay chiều (xoay chiều). Giống như điện trở, điện trở có đơn vị là Ohms (Ω). Có hai loại điện trở xuất hiện trong các thành phần điện khác nhau:

   • Điện kháng cảm ứng X_L được tạo ra bởi cuộn cảm, còn được gọi là cuộn dây hoặc cuộn kháng. Các thành phần này tạo ra một từ trường chống lại sự thay đổi hướng trong mạch dòng điện xoay chiều. Sự thay đổi chiều xảy ra càng nhanh thì giá trị của điện kháng cảm ứng càng lớn.
   • Điện dung X_NS được tạo ra bởi một tụ điện lưu trữ một điện tích. Khi dòng điện chạy trong mạch xoay chiều đổi chiều, tụ điện sẽ tích điện và phóng điện nhiều lần. Tụ điện phải tích điện càng lâu thì tụ điện càng kháng dòng điện. Do đó, sự thay đổi hướng xảy ra càng nhanh thì giá trị điện kháng điện dung thu được càng thấp.

   

   Bước 4. Tính điện kháng cảm ứng

   Như đã mô tả ở trên, điện kháng cảm ứng sẽ tăng với tốc độ thay đổi theo hướng của dòng điện hoặc tần số của mạch. Tần số này được biểu thị bằng ký hiệu, và có đơn vị là Hertz (Hz). Công thức đầy đủ để tính điện kháng quy nạp là NS_L = 2πƒL, trong đó L là độ tự cảm có đơn vị là Henry (H).

   • Độ tự cảm L phụ thuộc vào đặc tính của cuộn cảm được sử dụng, chẳng hạn như số lượng cuộn dây. Bạn cũng có thể đo điện cảm trực tiếp.
   • Nếu bạn nhận ra vòng tròn đơn vị, hãy tưởng tượng một dòng điện xoay chiều được biểu diễn bằng một vòng tròn và một vòng quay hoàn chỉnh 2π radian biểu thị một chu kỳ. Khi bạn nhân giá trị này với đơn vị Hertz (đơn vị trên giây), bạn sẽ nhận được kết quả tính bằng radian trên giây. Đây là vận tốc góc của mạch và có thể được viết dưới dạng chữ thường là omega. Bạn có thể viết công thức tính phản ứng cảm ứng trong X_L= ωL

   

   Bước 5. Tính điện kháng

   Công thức này tương tự như công thức tìm điện kháng cảm ứng, nhưng điện kháng tỷ lệ nghịch với tần số. Điện kháng NS_NS = ¹ / _2πƒC. C là giá trị điện dung của tụ điện, tính bằng Farads (F).

   • Bạn có thể đo điện dung bằng đồng hồ vạn năng và một số phép tính cơ bản.
   • Như đã giải thích ở trên, biến này có thể được viết bằng ¹ / _L.

   Phần 2/2: Tính tổng trở kháng

   

   Bước 1. Cộng các điện trở trong cùng một đoạn mạch

   Tổng trở dễ dàng tính được khi một đoạn mạch có nhiều điện trở không có cuộn cảm hoặc tụ điện. Đầu tiên, đo giá trị điện trở của mỗi điện trở (hoặc bất kỳ thành phần nào có điện trở) hoặc xem trên sơ đồ mạch để biết các bộ phận được dán nhãn bằng ohms điện trở (Ω). Cộng theo loại mạch giữa các thành phần:

   • Các điện trở mắc trong một mạch nối tiếp (các đầu của chúng được nối trong một đường dây duy nhất) có thể được cộng lại với nhau. Tổng trở trở thành R = R₁ + R₂ + R₃…
   • Các điện trở mắc song song (mỗi điện trở có một dây dẫn khác nhau nhưng mắc trong cùng một đoạn mạch) được cộng ngược lại. Tổng lượng điện trở trở thành R = ¹ / _{NS1 + ¹ / NS2 + ¹ / NS3 …}

   

   Bước 2. Cộng các giá trị điện kháng trong cùng một đoạn mạch

   Khi trong đoạn mạch chỉ có cuộn cảm, hoặc chỉ có tụ điện thì tổng trở bằng tổng trở. Tính toán như sau:

   • Cuộn cảm mắc nối tiếp: X_{toàn bộ} = X_L1 + X_L2 + …
   • Tụ điện mắc nối tiếp: C_{toàn bộ} = X_C1 + X_C2 + …
   • Cuộn cảm trong đoạn mạch song song: X_{toàn bộ} = 1 / (1 / X_L1 + 1 / X_L2 …)
   • Tụ điện trong đoạn mạch song song: C_{toàn bộ} = 1 / (1 / X_C1 + 1 / X_C2 …)

   

   Bước 3. Lấy tổng điện kháng trừ điện kháng cảm ứng để có tổng điện kháng

   Vì hiệu ứng của một phản ứng tăng khi hiệu ứng của phản ứng kia giảm, nên hai phản ứng có xu hướng giảm tác dụng của nhau. Để tìm tổng giá trị, hãy lấy giá trị điện kháng nhỏ hơn trừ đi giá trị điện kháng lớn hơn.

   Bạn sẽ nhận được kết quả tương tự từ công thức X_{toàn bộ} = | X_NS - NS_L|

   

   Bước 4. Tính tổng trở của cảm kháng và cảm kháng trong đoạn mạch nối tiếp

   Bạn không thể thêm chúng với nhau vì hai giá trị ở các giai đoạn khác nhau. Nghĩa là, giá trị của chúng thay đổi theo thời gian như một phần của chu kỳ AC, nhưng chúng đạt cực đại tại các thời điểm khác nhau. May mắn thay, khi tất cả các thành phần đều mắc nối tiếp (chỉ có một dây), chúng ta có thể sử dụng công thức đơn giản Z = (R² + X²).

   Các tính toán đằng sau công thức này liên quan đến "phasors", mặc dù chúng dường như cũng liên quan đến hình học. Ta có thể biểu diễn hai thành phần R và X là hai cạnh của một tam giác vuông, với trở kháng Z là cạnh vuông góc

   

   Bước 5. Tính tổng trở của cảm kháng và cảm kháng trong đoạn mạch song song

   Đây là cách tính trở kháng phổ biến, nhưng đòi hỏi sự hiểu biết về các số phức. Đây là cách duy nhất để tính tổng trở của một mạch song song liên quan đến điện trở và điện kháng.

   • Z = R + jX, với j là thành phần ảo: (-1). Sử dụng j thay vì i để tránh nhầm lẫn với I đại diện cho dòng điện.
   • Bạn không thể kết hợp hai số này. Ví dụ, một trở kháng có thể được viết là 60Ω + j120Ω.
   • Nếu bạn có hai mạch như vậy trong một chuỗi, bạn có thể thêm các thành phần của số thực và thành phần ảo một cách riêng biệt. Ví dụ, nếu Z₁ = 60Ω + j120Ω và mắc nối tiếp với một điện trở có Z₂ = 20Ω, sau đó Z_{toàn bộ} = 80Ω + j120Ω.