ความต้านทานเชิงรุกและปฏิกิริยา, สามเหลี่ยมความต้านทาน

กิจกรรมและปฏิกิริยา

ความต้านทานที่ส่งผ่านและผู้บริโภคในวงจร DC เรียกว่าความต้านทานโอห์มมิก

หากมีสายใดรวมอยู่ในวงจร AC ปรากฎว่าความต้านทานจะสูงกว่าในวงจร DC เล็กน้อย นี่เป็นเพราะปรากฏการณ์ที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ผิวหนัง (ผลกระทบพื้นผิว).

โดยมีสาระสำคัญดังนี้ เมื่อกระแสสลับไหลผ่านเส้นลวด จะเกิดสนามแม่เหล็กสลับอยู่ภายในเส้นลวดนั้น เส้นแรงแม่เหล็กของสนามนี้เหนี่ยวนำให้เกิด EMF ในตัวนำ อย่างไรก็ตาม มันจะไม่เหมือนกันที่จุดต่างๆ ของหน้าตัดของตัวนำ: ไปทางกึ่งกลางของหน้าตัดมากขึ้น และไปทางขอบน้อยลง

นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าจุดที่อยู่ใกล้กับศูนย์กลางนั้นถูกข้ามด้วยเส้นแรงจำนวนมาก ภายใต้การกระทำของ EMF นี้ กระแสสลับจะไม่กระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งส่วนของตัวนำ แต่ใกล้กับพื้นผิวของมัน

สิ่งนี้เทียบเท่ากับการลดส่วนตัดขวางที่เป็นประโยชน์ของตัวนำ และเพิ่มความต้านทานต่อไฟฟ้ากระแสสลับ ตัวอย่างเช่น ลวดทองแดงยาว 1 กม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 มม. ต้านทาน: DC — 1.86 โอห์ม, AC 800 Hz — 1.87 โอห์ม, AC 10,000 Hz — 2.90 โอห์ม

ความต้านทานที่นำเสนอโดยตัวนำไปยังกระแสสลับที่ไหลผ่านเรียกว่าความต้านทานแบบแอคทีฟ

หากผู้บริโภคไม่มีตัวเหนี่ยวนำและความจุ (หลอดไส้ อุปกรณ์ทำความร้อน) ก็จะเป็นตัวต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้งานอยู่

ความต้านทานแบบแอกทีฟ — ปริมาณทางกายภาพที่แสดงลักษณะความต้านทานของวงจรไฟฟ้า (หรือพื้นที่ของวงจรไฟฟ้า) ต่อกระแสไฟฟ้าเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของพลังงานไฟฟ้าในรูปแบบอื่นที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ (ส่วนใหญ่เป็นความร้อน) แสดงเป็นโอห์ม

ขึ้นอยู่กับความต้านทานที่ใช้งานอยู่ ความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของมัน

อย่างไรก็ตามผู้บริโภคจำนวนมากมีคุณสมบัติอุปนัยและตัวเก็บประจุเมื่อกระแสสลับไหลผ่าน ผู้บริโภคเหล่านี้รวมถึงหม้อแปลงไฟฟ้า โช้ก แม่เหล็กไฟฟ้า, ตัวเก็บประจุ,สายไฟประเภทต่างๆ และอื่นๆ อีกมากมาย

เมื่อผ่านพวกเขา กระแสสลับ จำเป็นต้องคำนึงถึงไม่เพียง แต่แอคทีฟเท่านั้น แต่ยังรวมถึงปฏิกิริยาเนื่องจากการมีคุณสมบัติอุปนัยและคาปาซิทีฟในตัวผู้บริโภค

เป็นที่ทราบกันดีว่าหากกระแสไฟตรงผ่านแต่ละขดลวดถูกขัดจังหวะและปิดลง ในเวลาเดียวกันกับการเปลี่ยนแปลงของกระแส ฟลักซ์แม่เหล็กภายในขดลวดก็จะเปลี่ยนไปเช่นกัน ซึ่งเป็นผลมาจาก EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเองจะเกิดขึ้น ในนั้น.

จะสังเกตเห็นสิ่งเดียวกันนี้ในขดลวดที่รวมอยู่ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ โดยมีข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือ tock มีการเปลี่ยนแปลงทั้งขนาดและในและถึงอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นขนาดของฟลักซ์แม่เหล็กที่ทะลุผ่านขดลวดจะเปลี่ยนแปลงและเหนี่ยวนำอย่างต่อเนื่อง EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเอง.

แต่ทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำตัวเองนั้นตรงกันข้ามกับการเปลี่ยนแปลงของกระแสเสมอ ดังนั้น เมื่อกระแสในขดลวดเพิ่มขึ้น EMF ที่เหนี่ยวนำตัวเองจะมีแนวโน้มที่จะทำให้การเพิ่มขึ้นของกระแสช้าลง และเมื่อกระแสลดลง ในทางกลับกัน มันจะมีแนวโน้มที่จะรักษากระแสที่หายไป

ตามมาด้วย EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเองที่เกิดขึ้นในขดลวด (ตัวนำ) ที่รวมอยู่ในวงจรกระแสสลับจะทำหน้าที่ต่อต้านกระแสเสมอ ทำให้การเปลี่ยนแปลงช้าลง กล่าวอีกนัยหนึ่ง EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเองสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นความต้านทานเพิ่มเติม ซึ่งร่วมกับความต้านทานแบบแอคทีฟของขดลวด จะต้านกระแสสลับที่ผ่านขดลวด

ความต้านทานที่ EMF นำเสนอต่อกระแสสลับโดยการเหนี่ยวนำตัวเองเรียกว่าความต้านทานแบบอุปนัย

ความต้านทานแบบเหนี่ยวนำจะยิ่งมีความเหนี่ยวนำของผู้ใช้ (วงจร) มากขึ้น และความถี่ของไฟฟ้ากระแสสลับก็จะยิ่งสูงขึ้น ความต้านทานนี้แสดงโดยสูตร xl = ωL โดยที่ xl คือความต้านทานอุปนัยในหน่วยโอห์ม L — ตัวเหนี่ยวนำในเฮนรี (gn); ω — ความถี่เชิงมุม โดยที่ f — ความถี่ปัจจุบัน)

นอกจากความต้านทานอุปนัยแล้วยังมีความจุเนื่องจากทั้งสองมีความจุในสายไฟและขดลวดและการรวมตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับในบางกรณีเมื่อความจุ C ของผู้บริโภค (วงจร) และความถี่เชิงมุมของกระแสเพิ่มขึ้น ความต้านทานของตัวเก็บประจุจะลดลง

ความต้านทานของตัวเก็บประจุเท่ากับ xc = 1 / ωC โดยที่ xc คือความต้านทานของตัวเก็บประจุในหน่วยโอห์ม ω คือความถี่เชิงมุม C คือความจุของผู้บริโภคในหน่วยฟารัด

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับที่นี่: รีแอกแตนซ์ในวิศวกรรมไฟฟ้า

สามเหลี่ยมความต้านทาน

พิจารณาวงจรที่มีความต้านทานขององค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ r, ตัวเหนี่ยวนำ L และความจุ C

ข้าว. 1. วงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่มีตัวต้านทาน ตัวเหนี่ยวนำ และตัวเก็บประจุ

อิมพีแดนซ์ของวงจรดังกล่าวคือ z = √r2+ (хl — xc)2) = √r2 + х2)

ในเชิงกราฟิก นิพจน์นี้สามารถแสดงในรูปของสามเหลี่ยมแนวต้านที่เรียกว่า

รูปที่. 2. สามเหลี่ยมความต้านทาน

ด้านตรงข้ามมุมฉากของสามเหลี่ยมความต้านทานแสดงถึงความต้านทานรวมของวงจร ขา - ความต้านทานแบบแอคทีฟและปฏิกิริยา

หากความต้านทานตัวใดตัวหนึ่งของวงจรเป็น (แอกทีฟหรือรีแอกทีฟ) เช่น น้อยกว่าตัวต้านทานตัวอื่น 10 เท่าขึ้นไป ค่าที่เล็กกว่านั้นอาจถูกละเลยได้ ซึ่งสามารถตรวจสอบได้ง่ายโดยการคำนวณโดยตรง