Como calcular a impedância: 10 etapas (com imagens)

2024 Autor: Jason Gerald | [email protected]. Última modificação: 2024-01-19 22:13

A impedância é uma medida de resistência à corrente alternada. A unidade é ohms. Para calcular a impedância, você precisa saber a soma de todas as resistências, bem como as impedâncias de todos os indutores e capacitores que darão uma quantidade variável de resistência à corrente dependendo das mudanças na corrente. Você pode calcular a impedância usando uma fórmula matemática simples.

Resumo da Fórmula

1. Impedância Z = R ou X_eu ou X_C (se apenas um for conhecido)
2. Impedância em série Z = (R² + X²) (se R e um de X forem conhecidos)
3. Impedância em série Z = (R² + (| X_eu - X_C|)²) (se R, X_eu, e X_C totalmente conhecido)
4. Impedância em todos os tipos de redes = R + jX (j é um número imaginário (-1))
5. Resistência R = I / V
6. Reatância indutiva X_eu = 2πƒL = L
7. Reatância capacitiva X_C = ¹ / _2πƒL = ¹ / _eu

   Etapa

   Parte 1 de 2: Calculando a resistência e a reatância

   

   Etapa 1. Definição de impedância

   A impedância é denotada pelo símbolo Z e tem unidades de Ohms (Ω). Você pode medir a impedância de qualquer circuito ou componente elétrico. Os resultados da medição dirão o quanto o circuito está bloqueando o fluxo de elétrons (corrente). Existem dois efeitos distintos que diminuem a taxa de corrente, os quais contribuem para a impedância:

   • Resistência (R) ou resistência é a desaceleração da corrente causada pelo material e forma do componente. Este efeito é maior em resistores, embora todos os componentes devam ter pelo menos alguma resistência.
   • Reatância (X) é a desaceleração da corrente devido a campos elétricos e magnéticos que resistem a mudanças na corrente ou tensão. Este efeito é mais significativo para capacitores e indutores.

   

   Etapa 2. Revise a resistência

   A resistência é um conceito básico no campo dos estudos elétricos. Você pode ver isso na lei de Ohm: V = I * R. Esta equação permite calcular os valores dessas variáveis, desde que você conheça pelo menos duas das três variáveis. Por exemplo, para calcular a resistência, escreva a fórmula como R = I / V. Você também pode calcular facilmente a resistência com um multímetro.

   • V é a tensão, a unidade é Volts (V). Essa variável também é conhecida como diferença de potencial.
   • I é a corrente, a unidade é Ampère (A).
   • R é a resistência, a unidade é Ohm (Ω).

   

   Etapa 3. Descubra o tipo de reatância a ser calculada

   A reatância ocorre apenas em circuitos de corrente alternada (CA). Como a resistência, a reatância tem unidades de Ohms (Ω). Existem dois tipos de reatância presentes em diferentes componentes elétricos:

   • Reatância indutiva X_eu produzido pelo indutor, também conhecido como bobina ou reator. Esses componentes produzem um campo magnético que resiste às mudanças de direção em um circuito de corrente alternada. Quanto mais rápido ocorrer a mudança de direção, maior será o valor da reatância indutiva.
   • Reatância capacitiva X_C gerado por um capacitor que armazena uma carga elétrica. Conforme o fluxo de corrente em um circuito CA muda de direção, o capacitor carrega e descarrega repetidamente. Quanto mais tempo o capacitor tem para carregar, mais ele resistirá à corrente. Portanto, quanto mais rápido ocorrer a mudança de direção, menor será o valor de reatância capacitiva resultante.

   

   Etapa 4. Calcule a reatância indutiva

   Conforme descrito acima, a reatância indutiva aumentará com a taxa de mudança na direção da corrente ou frequência do circuito. Essa frequência é denotada pelo símbolo e tem unidades de Hertz (Hz). A fórmula completa para calcular a reatância indutiva é X_eu = 2πƒL, onde L é a indutância com unidades de Henry (H).

   • A indutância L depende das características do indutor usado, como o número de bobinas. Você também pode medir a indutância diretamente.
   • Se você reconhecer o círculo unitário, imagine uma corrente alternada representada por um círculo e uma rotação completa de 2π radianos representando um ciclo. Quando você multiplica isso por que está em Hertz (unidades por segundo), obtém o resultado em radianos por segundo. Esta é a velocidade angular do circuito e pode ser escrita em minúsculas como ômega. Você pode escrever a fórmula para reatância indutiva em X_eu= ωL

   

   Etapa 5. Calcule a reatância capacitiva

   Esta fórmula é semelhante à fórmula para encontrar a reatância indutiva, mas a reatância capacitiva é inversamente proporcional à frequência. Reatância capacitiva X_C = ¹ / _2πƒC. C é o valor da capacitância do capacitor, em Farads (F).

   • Você pode medir a capacitância usando um multímetro e alguns cálculos básicos.
   • Conforme explicado acima, esta variável pode ser escrita em ¹ / _eu.

   Parte 2 de 2: Calculando a Impedância Total

   

   Etapa 1. Some as resistências no mesmo circuito

   A impedância total é fácil de calcular quando um circuito tem vários resistores sem indutores ou capacitores. Primeiro, meça o valor da resistência de cada resistor (ou qualquer componente que tenha resistência) ou procure no diagrama do circuito as peças marcadas com resistência ohms (Ω). Some de acordo com o tipo de circuito entre os componentes:

   • Os resistores conectados em um circuito em série (cujas extremidades são conectadas em uma única linha) podem ser somados. A resistência total torna-se R = R₁ + R₂ + R₃…
   • Os resistores conectados em paralelo (cada resistor tem um fio diferente, mas conectado no mesmo circuito) são somados ao contrário. A quantidade total de resistência torna-se R = ¹ / _{R1 + ¹ / R2 + ¹ / R3 …}

   

   Etapa 2. Some os valores de reatância no mesmo circuito

   Quando há apenas indutores em um circuito, ou apenas capacitores, a impedância total é igual à reatância total. Calcule da seguinte forma:

   • Indutor em série: X_total = X_L1 + X_L2 + …
   • Capacitores em série: C_total = X_C1 + X_C2 + …
   • Indutor em circuito paralelo: X_total = 1 / (1 / X_L1 + 1 / X_L2 …)
   • Capacitor em circuito paralelo: C_total = 1 / (1 / X_C1 + 1 / X_C2 …)

   

   Etapa 3. Subtraia a reatância indutiva pela reatância capacitiva para obter a reatância total

   Como o efeito de uma reatância aumenta à medida que o efeito da outra reatância diminui, as duas reatâncias tendem a reduzir o efeito uma da outra. Para encontrar o valor total, subtraia o valor de reatância maior pelo valor de reatância menor.

   Você obterá o mesmo resultado da fórmula X_total = | X_C - X_eu|

   

   Etapa 4. Calcule a impedância da resistência e reatância em um circuito em série

   Você não pode adicioná-los porque os dois valores estão em fases diferentes. Ou seja, seus valores mudam ao longo do tempo como parte do ciclo de CA, mas eles atingem o pico em momentos diferentes. Felizmente, quando todos os componentes estão em série (há apenas um fio), podemos usar a fórmula simples Z = (R² + X²).

   Os cálculos por trás dessa fórmula envolvem "fasores", embora também pareçam estar relacionados à geometria. Podemos representar os dois componentes R e X como os dois lados de um triângulo retângulo, com a impedância Z como o lado perpendicular

   

   Etapa 5. Calcule a impedância da resistência e reatância em um circuito paralelo

   Esta é uma maneira comum de calcular a impedância, mas requer uma compreensão de números complexos. Esta é a única maneira de calcular a impedância total de um circuito paralelo envolvendo resistência e reatância.

   • Z = R + jX, com j como o componente imaginário: (-1). Use j em vez de i para evitar confusão com I representando atual.
   • Você não pode combinar esses dois números. Por exemplo, uma impedância pode ser escrita como 60Ω + j120Ω.
   • Se você tiver dois desses circuitos em série, poderá adicionar os componentes dos números reais e dos componentes imaginários separadamente. Por exemplo, se Z₁ = 60Ω + j120Ω e conectado em série com um resistor tendo Z₂ = 20Ω, então Z_total = 80Ω + j120Ω.