FKM Kompass
L3

Vahelduvvooluahelad ja impedants

Vahelduvvooluahelas takistavad takistid, kondensaatorid ja induktiivpoolid voolu impedantsiga, mis ühendab takistuse sagedusest sõltuva reaktantsiga, mistõttu vool ja pinge võivad teineteise suhtes faasist väljas olla.

Practise this concept

Alalisvoolul on kondensaator umbtee: laeng koguneb plaatidele ja voolamine lakkab. Vahelduvvoolul ei jõua miski paigale jääda. Toide muudab suunda, plaadid tühjenevad ja laevad teistpidi ning laeng loksub juhtmetes edasi-tagasi — see on tõeline, mõõdetav vool, kuigi laeng plaatide vahet ei ületa. Tõsta sagedust ja suunamuutused tulevad kiiremini, nii et sekundis liigub rohkem laengut ja kondensaator takistab voolu vähem. Induktiivpool teeb vastupidist, takistades voolu muutusi ja tõkestades seega kõige rohkem kõrgeid sagedusi.

Seda sagedusest sõltuvat vastupanu nimetatakse reaktantsiks ja see erineb takistusest viisil, mis loeb. Takisti pinge saavutab tipu täpselt siis, kui selle vool. Kondensaatori pinge jääb voolust veerand tsüklit maha, induktiivpooli oma ennetab seda veerand tsükli võrra. Nii et kui takisti ja reaktiivne element on samas ahelas, esinevad nende suurimad vastupanud eri hetkedel ja neid ei saa lihtsalt kokku liita.

Impedants on suurus, mis sellega korrektselt toime tuleb, ühendades takistuse ja reaktantsi täisnurga all — jadamisi RL-ahela jaoks Z = √(R² + X_L²), mitte R + X_L. Täisnurkne liitmine tekitab ka faasinihke ahela koguvoolu ja pinge vahel, mistõttu vahelduvvoolu võimsus sõltub võimsustegurist, mitte lihtsalt voltide ja amprite korrutisest. Ja kuna mahtuvuslik ja induktiivne reaktants muutuvad sagedusega vastassuunas, tühistavad need ühel kindlal sagedusel teineteist: see ongi resonants ja just see laseb raadiol kogu vahemikust ühe jaama välja valida.

Key ideas

Requires: RC- ja RL-ahelate siirdeprotsessid

Unlocks: Trafod ja vahelduvvoolu jaotus

Formulas

Z=R2+(XL−XC)2Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}
SymbolNameUnit
ZZimpedantsohm (oom)
RRtakistusohm (oom)
XLXLreaktantsohm (oom)
XCXCreaktantsohm (oom)

Common misconceptions

  • Kondensaator tõkestab vahelduvvoolu samamoodi nagu alalisvoolu.
  • Impedants on lihtsalt takistuse teine nimi, seega saab neid aritmeetiliselt liita.
  • Vool ja pinge saavutavad igas ahelas tipu alati samal hetkel.

Resources

Kuulub nende TÜ ainete hulka

See mõiste on kaardistatud järgmis(t)e Tartu Ülikooli õppekava aine(te) osaliseks kattmiseks.