Tofauti Muhimu – Upinzani dhidi ya Mwitikio
Vipengee vya umeme kama vile vipingamizi, viingilizi na viingilizi vina kizuizi cha namna fulani kwa mkondo wa sasa kupita. Wakati vipinga huguswa na sasa ya moja kwa moja na ya sasa mbadala, inductors na capacitors hujibu kwa tofauti za mikondo au sasa mbadala pekee. Kikwazo hiki kwa sasa kutoka kwa vipengele hivi hujulikana kama impedance ya umeme (Z). Impedans ni thamani changamano katika uchanganuzi wa hisabati. Sehemu halisi ya nambari hii changamano inaitwa upinzani (R), na wapinzani tu safi wana upinzani. Vipashio bora na vipenyo huchangia sehemu ya kuwazia ya kizuizi kinachojulikana kama mwitikio (X). Kwa hivyo, tofauti kuu kati ya ukinzani na mwitikio ni kwamba ukinzani ni sehemu halisi ya kizuizi cha kijenzi ilhali mwitikio ni sehemu ya kufikiria ya kizuizi cha kijenzi. Mchanganyiko wa vijenzi hivi vitatu katika saketi za RLC huzuia njia ya sasa.
Upinzani ni nini?
Upinzani ni kikwazo ambacho volteji inakabiliwa nayo katika kuendesha mkondo kupitia kondakta. Ikiwa sasa kubwa inapaswa kuendeshwa, voltage inayotumiwa hadi mwisho wa kondakta inapaswa kuwa ya juu. Hiyo ni, voltage iliyotumiwa (V) inapaswa kuwa sawia na ya sasa (I) inayopitia kondakta, kama ilivyoelezwa na sheria ya Ohm; thabiti kwa uwiano huu ni ukinzani (R) wa kondakta.
V=I X R
Vikondakta vina ukinzani sawa bila kujali kama mkondo ni thabiti au unatofautiana. Kwa kubadilisha sasa, upinzani unaweza kuhesabiwa kwa kutumia Sheria ya Ohm na voltage ya papo hapo na ya sasa. Upinzani unaopimwa katika Ohms (Ω) hutegemea ustahimilivu wa kondakta (ρ), urefu (l) na eneo la sehemu mtambuka (A) ambapo,
Ustahimilivu pia hutegemea halijoto ya kondakta kwa vile uwezo wa kustahimili halijoto hubadilika kwa njia ifuatayo. ambapo ρ 0 inarejelea uwezo wa kustahimili halijoto uliobainishwa katika halijoto ya kawaida T0 ambayo kwa kawaida ni halijoto ya chumba, na α ni mgawo wa halijoto ya uwezo wa kustahimili halijoto:
Kwa kifaa chenye upinzani kamili, matumizi ya nishati huhesabiwa kwa bidhaa ya I2 x R. Kwa kuwa vipengele hivyo vyote vya bidhaa ni thamani halisi, nishati inayotumika kwa upinzani itakuwa nguvu halisi. Kwa hivyo, nishati inayotolewa kwa upinzani bora hutumika kikamilifu.
Reactance ni nini?
Reactance ni neno la kufikirika katika muktadha wa hisabati. Ina dhana sawa ya upinzani katika nyaya za umeme na inashiriki kitengo sawa cha Ohms (Ω). Reactance hutokea tu kwa inductors na capacitors wakati wa mabadiliko ya sasa. Kwa hivyo, mwitikio unategemea marudio ya mkondo unaopishana kupitia kiindukta au kapacitor.
Katika kesi ya capacitor, hukusanya malipo wakati voltage inatumiwa kwenye vituo viwili hadi voltage ya capacitor ilingane na chanzo. Ikiwa voltage iliyotumiwa iko na chanzo cha AC, malipo yaliyokusanywa yanarejeshwa kwenye chanzo kwenye mzunguko mbaya wa voltage. Kadiri masafa yanavyozidi kuongezeka, ndivyo kiasi cha malipo kinavyopungua kuhifadhiwa kwenye capacitor kwa muda mfupi kwani muda wa kuchaji na wa kutoza haubadilika. Matokeo yake, upinzani wa capacitor kwa mtiririko wa sasa katika mzunguko utakuwa chini wakati mzunguko unaongezeka. Hiyo ni, majibu ya capacitor ni kinyume chake na mzunguko wa angular (ω) wa AC. Kwa hivyo, mwitikio wa capacitive hufafanuliwa kama
C ni uwezo wa capacitor na f ni masafa katika Hertz. Walakini, impedance ya capacitor ni nambari hasi. Kwa hiyo, impedance ya capacitor ni Z=- i / 2 π fC. Capacitor bora inahusishwa tu na mwitikio.
Kwa upande mwingine, indukta hupinga mabadiliko ya mkondo kupitia kwayo kwa kuunda nguvu ya kikabili ya kielektroniki (emf) kuvuka. emf hii inalingana na marudio ya usambazaji wa AC na, upinzani wake, ambao ni mwitikio wa kufata neno, unalingana na marudio.
Mwitikio kwa kufata neno ni thamani chanya. Kwa hiyo, impedance ya inductor bora itakuwa Z=i2 π fL. Walakini, mtu anapaswa kukumbuka kila wakati kuwa saketi zote za vitendo zinajumuisha ukinzani vile vile, na vipengee hivi huzingatiwa katika mizunguko ya vitendo kama vizuizi.
Kutokana na upinzani huu wa utofauti wa sasa wa vidukta na vipashio, mabadiliko ya volteji kwenye sehemu yake yatakuwa na muundo tofauti na utofauti wa mkondo wa sasa. Hii inamaanisha awamu ya voltage ya AC ni tofauti na awamu ya sasa ya AC. Kwa sababu ya mwitikio wa kufata neno, mabadiliko ya sasa yana bakia kutoka kwa awamu ya voltage, tofauti na mwitikio wa capacitive ambapo awamu ya sasa inaongoza. Katika vipengele bora, risasi hii na bakia ina ukubwa wa nyuzi 90.
Kielelezo 01: Mahusiano ya awamu ya Voltage-Sasa kwa capacitor na indukta.
Anuwai hii ya sasa na volteji katika saketi za AC huchanganuliwa kwa kutumia michoro ya phasor. Kwa sababu ya tofauti ya awamu ya sasa na voltage, nguvu iliyotolewa kwa mzunguko tendaji haitumiwi kikamilifu na mzunguko. Baadhi ya nishati iliyotolewa itarejeshwa kwenye chanzo wakati voltage ni chanya, na ya sasa ni hasi (kama vile ambapo saa=0 katika mchoro hapo juu). Katika mifumo ya umeme, kwa tofauti ya digrii ϴ kati ya awamu ya voltage na ya sasa, cos (ϴ) inaitwa kipengele cha nguvu cha mfumo. Kipengele hiki cha nguvu ni mali muhimu kudhibiti katika mifumo ya umeme kwani hufanya mfumo uendeshe vizuri. Ili nguvu ya juu itumike na mfumo, kipengele cha nguvu kinapaswa kudumishwa kwa kufanya ϴ=0 au karibu sifuri. Kwa kuwa mizigo mingi katika mifumo ya umeme kwa kawaida ni mizigo ya kufata neno (kama motors), benki za capacitor hutumiwa kusahihisha kipengele cha nguvu.
Kuna tofauti gani kati ya Upinzani na Mwitikio?
Upinzani dhidi ya Mwitikio |
|
| Upinzani ni upinzani wa mkondo usiobadilika au tofauti katika kondakta. Ni sehemu halisi ya kizuizi cha kijenzi. | Mwitikio ni upinzani wa mkondo unaobadilika katika kiindukta au kapacita. Mwitikio ni sehemu ya kufikiria ya kizuizi. |
| Utegemezi | |
| Upinzani hutegemea vipimo vya kondakta, ustahimilivu na halijoto. Haibadiliki kutokana na marudio ya voltage ya AC. | Mwitikio unategemea marudio ya mkondo unaopishana. Kwa inductors, ni sawia, na kwa capacitors, inawiana kinyume na frequency. |
| Awamu | |
| Awamu ya voltage na mkondo kupitia kipinga ni sawa; yaani, tofauti ya awamu ni sifuri. | Kwa sababu ya mwitikio wa kufata neno, badiliko la sasa lina upungufu kutoka kwa awamu ya volteji. Katika majibu ya capacitive, sasa inaongoza. Katika hali bora, tofauti ya awamu ni nyuzi 90. |
| Nguvu | |
| Matumizi ya umeme kutokana na ukinzani ni nishati halisi na ni zao la volteji na mkondo wa umeme. | Nguvu inayotolewa kwa kifaa tendaji haitumiwi kikamilifu na kifaa kutokana na kupungua au kuongoza mkondo. |
Muhtasari – Upinzani dhidi ya Mwitikio
Vipengee vya umeme kama vile vipingamizi, vipitisha vidhibiti, vipitishio na viibishaji vya umeme hufanya kizuizi kujua kama kizuizi cha mkondo kupita ndani yake, ambayo ni thamani changamano. Vikinza safi vina kizuizi cha thamani halisi kinachojulikana kama upinzani, wakati viingilizi bora na capacitor bora kuwa na kizuizi cha thamani cha kufikiria kinachoitwa reactance. Upinzani hutokea kwenye mikondo ya moja kwa moja na ya kubadilisha, lakini majibu hutokea tu kwenye mikondo ya kutofautiana, na hivyo kufanya upinzani wa kubadilisha sasa katika sehemu. Ingawa upinzani haujitegemea mzunguko wa AC, majibu hubadilika na mzunguko wa AC. Reactance pia hufanya tofauti ya awamu kati ya awamu ya sasa na awamu ya voltage. Hii ndiyo tofauti kati ya upinzani na itikio.
Pakua Toleo la PDF la Resistance vs Reactance
Unaweza kupakua toleo la PDF la makala haya na uitumie kwa madhumuni ya nje ya mtandao kulingana na madokezo ya manukuu. Tafadhali pakua toleo la PDF hapa Tofauti Kati ya Upinzani na Mwitikio
