Kend til elektrisk impedans og dens anvendelse

Kend til elektrisk impedans og dens anvendelse

Udtrykket impedans bruges ofte, hvis nogen forbinder en højttaler ( forstærker ) til et lydsystem er det normalt et antal ohm, der regelmæssigt udskrives ved siden af ​​mange indgange eller til et outputstik. Selvom impedansens egenskab er mindre forstået, bruges ordet impedans i mange ingeniørdiscipliner til at referere til som en modstander af det udførte arbejde. Under alle omstændigheder henviser denne artikel især til elektrisk impedans, der beskriver en kombineret effekt af modstand (R), induktiv reaktans (XL) og kapacitiv reaktans (XC) i et vekselstrømskredsløb, uanset om det forekommer i en enkelt komponent eller i en hel kredsløb.



Hvad er elektrisk impedans?

Elektrisk impedans (kort sagt også kendt som 'impedans') er en tilføjelse af definitionen af ​​modstand mod en vekselstrøm (AC). Dette betyder, at impedans inkluderer både modstand (modstand af den elektriske strøm, der forårsager varme) og reaktans (et mål for en sådan modstrøm skifter) - i detaljer modsætningen ved siden af ​​de elektriske strømme. I jævnstrøm (DC), elektrisk impedans er den samme som modstand, bortset fra at den ikke holder i vekselstrømskredse.


Elektrisk impedans

Elektrisk impedans





Impedans kan også være forskellig fra modstand, når et jævnstrømskredsløb ændrer strøm på en eller anden måde - svarende til åbning og lukning af en elektrisk kontakt , som det observeres på computere, når de åbner og lukker kontakter for at repræsentere ener og nuller (binært sprog). Det modsatte af impedans er optagelse, som er målestokken for strømmen. Figuren til venstre er et komplekst impedansplan, hvor impedansen er repræsenteret af en Z, modstanden er afbildet som R, og reaktansen er afbildet med X.

Elektrisk impedans tomografi (EIT)

Det grundlæggende princip for elektrisk impedantomografi (EIT) er beslægtet med elektrisk modstandstomografi (ERT), således at flere målinger ved periferien af ​​et procesbeholder eller rør tages og kombineres for at give information om de elektriske egenskaber ved procesvolumenet.



Tomografi for elektrisk impedans

Tomografi for elektrisk impedans

Elektrisk impedans tomografi (EIT) er en ikke-invasiv medicinsk billeddannelsesmetode, hvor en figur af ledningsevnen eller permittiviteten af ​​en del af kroppen er tilfældig fra overfladeelektrodemålingerne. Elektrisk ledningsevne afhænger af det frie ionindhold og adskiller sig markant mellem forskellige biologiske væv (absolut EIT) eller ulige praktiske tilstande for et og andet lignende væv eller organer (relativ eller funktionel EIT). Størstedelen af ​​EIT-systemer anvender lidt uregelmæssige strømme ved en enkelt frekvens, men nogle EIT-systemer bruger forskellige frekvenser for bedre at skelne mellem sædvanligt og mistænkt unormalt væv inden for det samme organ (multifrekvens-EIT eller elektrisk impedansspektroskopi).

Kompleks impedans

En modstand med en værdi på R har en impedans på R ohm, et reelt tal. En ideel spole har en kompleks impedans på


Z = j2πfL

Hvor 'f' er frekvensen i Hertz, og L er induktansen i Henries. Det er imaginært, fordi en ideel induktor simpelthen kan gemme og frigive elektrisk energi. Det kan ikke sprede det som varme som en modstand. Tilsvarende har en ideel kondensator en kompleks impedans på

Z = -j / 2πfc

Hvor 'C' er kapacitansen i farads.

Brug af kompleks impedans

Opførelsen af ​​impedansen til et vekselstrømskredsløb med forskellige komponenter bliver hurtigt umulig at håndtere, hvis sines og cosinus bruges til at præsentere spændinger og strøm. En matematisk opbygning, der letter kompleksitetsanvendelsen af ​​komplekse eksponentielle funktioner. De nødvendige dele af strategien er som følger

Matematikforhold, der ligger til grund for teknikken

ejωt = cosωt + sinωt

Den virkelige del af en kompleks eksponentiel funktion kan bruges til at repræsentere en vekselstrøm eller strøm.

V = Vm COSωt

I = Im COS (ωt-φ)

Impedansen kan derefter udtrykkes som en kompleks eksponentiel

Z = Vm / Im e-jØ = R + jX

Impedansen af ​​de enkelte kredsløbselementer kan derefter udtrykkes som rene reelle eller imaginære tal.

R –j / ωc jωL

Kompleks impedans til RL og RC

Brug af kompleks impedans er en vigtig teknik til håndtering af flerkomponent-vekselstrømskredse. Hvis der anvendes et komplekst plan med modstand langs den reelle akse, behandles reaktansen af ​​en kondensator og induktor som imaginære tal. For seriekombinationer af komponenterne såsom RL- og RC-kombinationer tilføjes komponentværdierne som om de var komponenter i en vektor. Nu vises den kartesiske form for den komplekse impedans. De kan også skrives i polær form. Impedanser i kombinationskredsløb som RLC parallel kredsløb .

Kompleks impedans til RL og RC

Kompleks impedans til RL og RC

Modstand og reaktans

Modstand er grundlæggende friktion mod elektroners bevægelse. Det er der i alle ledere til en vis grad (undtagen superledere!), Og især i modstande. Når vekselstrømmen går gennem en modstand, dannes der et spændingsfald, der er i fase med strømmen. Modstand symboliseres matematisk med bogstavet 'R' og måles i enheden ohm (Ω).

Modstands- og reaktanskredsløb

Modstands- og reaktanskredsløb

Reaktans er i det væsentlige inaktiv over for elektroners bevægelse. Det er til stede hvor som helst elektriske eller magnetiske felter udvikles i forhold til en påført spænding eller strøm, tilsvarende men især i kondensatorer og induktorer. Når vekselstrømmen går gennem en ren reaktans, produceres et spændingsfald - hvilket er 90o ude af fase med strømmen. Reaktans er matematisk symboliseret med bogstavet 'X' og måles i enheden af ​​ohm (Ω).

Anvendelser af impedans

Impedans og modstand har begge anvendelser, uanset om du overvejer det eller ej, begge findes i dit eget hus. Dit huss elektricitet styres af et panel, der har sikringer. Når du gennemgår en elektrisk bølge, er sikringerne der for at afbryde strømmen, så skaden minimeres. Dine sikringer svarer til modstande med meget høj kapacitet, der er i stand til at tage slag. Uden dem ville dit huss elektriske system stege, og du skulle gøre det op fra bunden

Dette problem kan løses takket være impedans og modstand. En anden situation, hvor impedans har betydning, er i kondensatorer. I kondensatorer bruges impedans til at styre strømmen af ​​elektricitet i et printkort. Uden at kondensatorerne kontrollerer og tilpasser elektrisk strøm, vil din elektronik, der bruger skiftende strømme, enten stege eller gå berserk. Da vekselstrøm leverer elektricitet ved en svingende puls, skal der være en port, der holder al elektriciteten tilbage og lader den gå glat, så det elektriske kredsløb er ikke overbelastet eller underbelastet.

I denne artikel har vi diskuteret begreber om elektrisk kredsløbsteori og EIT (elektrisk impedantomografi) og deres arbejdsprincipper, kompleks impedans, brug af kompleks impedans, kompleks impedans til RL- og RC-kredsløbskoncepter og reaktans og modstand. Endelig anvendelser af elektrisk impedans. Desuden for spørgsmål vedrørende dette koncept eller elektriske og elektroniske projekter , bedes du give dine værdifulde forslag ved at kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørgsmål til dig, hvad er anvendelserne af en elektrisk impedans ?

Fotokreditter:

  • Elektrisk impedans bhs4
  • Tomografi for elektrisk impedans wikimedia
  • Kompleks impedans til RL og RC phy-astr
  • Modstand og reaktans sa.edu