Rozdíl mezi odporem a reaktancí

2024 Autor: Alex Aldridge | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 13:34

Klíčový rozdíl – odpor vs reaktance

Elektrické součásti, jako jsou odpory, induktory a kondenzátory, mají určitou překážku pro proud, který jimi prochází. Zatímco rezistory reagují na stejnosměrný i střídavý proud, induktory a kondenzátory reagují pouze na změny proudů nebo střídavý proud. Tato překážka proudu z těchto součástí je známá jako elektrická impedance (Z). Impedance je komplexní hodnota v matematické analýze. Skutečná část tohoto komplexního čísla se nazývá odpor (R) a odpor mají pouze čisté odpory. Ideální kondenzátory a induktory přispívají k imaginární části impedance, která je známá jako reaktance (X). Klíčový rozdíl mezi odporem a reaktancí je tedy v tom, že odpor je skutečnou součástí impedance součásti, zatímco reaktance je imaginární součástí impedance součásti. Kombinace těchto tří komponent v RLC obvodech vytváří impedanci na proudové cestě.

Co je to odpor?

Odpor je překážka, které napětí čelí při vedení proudu vodičem. Pokud má být buzen velký proud, napětí aplikované na konce vodiče by mělo být vysoké. To znamená, že použité napětí (V) by mělo být úměrné proudu (I), který prochází vodičem, jak uvádí Ohmův zákon; konstantou pro tuto úměrnost je odpor (R) vodiče.

V=I X R

Vodiče mají stejný odpor bez ohledu na to, zda je proud konstantní nebo proměnlivý. Pro střídavý proud lze odpor vypočítat pomocí Ohmova zákona s okamžitým napětím a proudem. Odpor měřený v ohmech (Ω) závisí na měrném odporu vodiče (ρ), délce (l) a ploše průřezu (A), kde

Odpor také závisí na teplotě vodiče, protože odpor se mění s teplotou následujícím způsobem. kde ρ ₀ odpovídá měrnému odporu specifikovanému při standardní teplotě T_{0, což je obvykle pokojová teplota, a α je teplotní koeficient měrného odporu:}

U zařízení s čistým odporem se spotřeba energie vypočítá jako součin I^{2 x R. Protože všechny tyto součásti produktu jsou skutečné hodnoty, spotřebovaná energie odporem bude skutečná síla. Výkon dodávaný do ideálního odporu je tedy plně využit.}

Co je reaktance?

Reaktance je imaginární pojem v matematickém kontextu. Má stejnou představu o odporu v elektrických obvodech a sdílí stejnou jednotku Ohmy (Ω). Reakce se vyskytuje pouze v induktorech a kondenzátorech při změně proudu. Reaktance tedy závisí na frekvenci střídavého proudu procházejícího induktorem nebo kondenzátorem.

V případě kondenzátoru akumuluje náboje, když je napětí přivedeno na dvě svorky, dokud se napětí kondenzátoru neshoduje se zdrojem. Je-li aplikované napětí se střídavým zdrojem, nahromaděné náboje se vrátí do zdroje při záporném cyklu napětí. Čím vyšší je frekvence, tím menší je množství nábojů, které jsou na krátkou dobu uloženy v kondenzátoru, protože doba nabíjení a vybíjení se nemění. V důsledku toho bude odpor kondenzátoru vůči toku proudu v obvodu menší, když se frekvence zvýší. To znamená, že reaktance kondenzátoru je nepřímo úměrná úhlové frekvenci (ω) střídavého proudu. Kapacitní reaktance je tedy definována jako

C je kapacita kondenzátoru a f je frekvence v Hertzech. Impedance kondenzátoru je však záporné číslo. Proto je impedance kondenzátoru Z=– i / 2 π fC. Ideální kondenzátor je spojen pouze s reaktancí.

Na druhé straně induktor brání změně proudu, kterým prochází, tím, že přes něj vytváří protielektrickou sílu (emf). Toto emf je úměrné frekvenci střídavého napájení a jeho odpor, což je indukční reaktance, je úměrný frekvenci.

Indukční reaktance je kladná hodnota. Proto bude impedance ideálního induktoru Z=i2 π fL. Nicméně je třeba vždy poznamenat, že všechny praktické obvody se skládají také z odporu a tyto součásti jsou v praktických obvodech považovány za impedance.

V důsledku této opozice vůči kolísání proudu induktorem a kondenzátorem bude mít změna napětí na něm odlišný vzor od kolísání proudu. To znamená, že fáze střídavého napětí se liší od fáze střídavého proudu. V důsledku indukční reaktance má změna proudu zpoždění od fáze napětí, na rozdíl od kapacitní reaktance, kde vede fáze proudu. V ideálních součástech má tento náskok a zpoždění velikost 90 stupňů.

Obrázek 01: Vztahy mezi fázemi napětí a proudu pro kondenzátor a induktor.

Tyto změny proudu a napětí ve střídavých obvodech jsou analyzovány pomocí fázorových diagramů. Kvůli rozdílu fází proudu a napětí není výkon dodávaný do jalového obvodu plně spotřebován obvodem. Část dodané energie se vrátí do zdroje, když je napětí kladné a proud záporný (např. když čas=0 ve výše uvedeném diagramu). V elektrických systémech se pro rozdíl ϴ stupňů mezi fázemi napětí a proudu cos(ϴ) nazývá účiník systému. Tento účiník je kritickou vlastností pro řízení v elektrických systémech, protože umožňuje efektivní provoz systému. Aby systém využíval maximální výkon, měl by být účiník udržován nastavením ϴ=0 nebo téměř nule. Protože většina zátěží v elektrických systémech jsou obvykle indukční zátěže (jako motory), pro korekci účiníku se používají kondenzátorové baterie.

Jaký je rozdíl mezi Resistance a Reactance?

Odpor vs reaktance
Odpor je opozice vůči konstantnímu nebo proměnlivému proudu ve vodiči. Je to skutečná část impedance součástky.	Reaktance je opozice vůči proměnnému proudu v induktoru nebo kondenzátoru. Reaktance je pomyslná část impedance.
Závislost
Odpor závisí na rozměrech vodiče, měrném odporu a teplotě. Nemění se kvůli frekvenci střídavého napětí.	Reaktance závisí na frekvenci střídavého proudu. Pro induktory je úměrná a pro kondenzátory nepřímo úměrná frekvenci.
Fáze
Fáze napětí a proudu přes odpor je stejná; to znamená, že fázový rozdíl je nula.	Vzhledem k indukční reaktanci má změna proudu zpoždění oproti fázi napětí. V kapacitní reaktanci vede proud. V ideální situaci je fázový rozdíl 90 stupňů.
Síla
Spotřeba energie způsobená odporem je skutečný výkon a je součinem napětí a proudu.	Napájení dodávané do reaktivního zařízení není zařízením plně spotřebováno kvůli zpoždění nebo vedoucímu proudu.

Shrnutí – Odolnost vs reaktance

Elektrické součástky, jako jsou odpory, kondenzátory a induktory, vytvářejí překážku známou jako impedance pro proud, který jimi protéká, což je komplexní hodnota. Čisté rezistory mají reálnou impedanci známou jako odpor, zatímco ideální induktory a ideální kondenzátory mají impedanci imaginární hodnoty nazývanou reaktance. Odpor se vyskytuje jak u stejnosměrného proudu, tak u střídavého proudu, ale reaktance se vyskytuje pouze u proměnných proudů, čímž vzniká odpor ke změně proudu v součástce. Zatímco odpor je nezávislý na frekvenci AC, reaktance se mění s frekvencí AC. Reaktance také vytváří fázový rozdíl mezi fází proudu a fází napětí. Toto je rozdíl mezi odporem a reaktancí.