Kluczowa różnica – odporność vs reakcja
Podzespoły elektryczne, takie jak rezystory, cewki indukcyjne i kondensatory, mają jakąś przeszkodę dla przepływającego przez nie prądu. Podczas gdy rezystory reagują zarówno na prąd stały, jak i przemienny, cewki indukcyjne i kondensatory reagują tylko na zmiany prądów lub tylko na prąd przemienny. Ta przeszkoda dla prądu z tych elementów jest znana jako impedancja elektryczna (Z). Impedancja to złożona wartość w analizie matematycznej. Rzeczywista część tej liczby zespolonej nazywa się rezystancją (R), a rezystancję mają tylko czyste rezystory. Idealne kondensatory i cewki indukcyjne przyczyniają się do wyimaginowanej części impedancji, która jest znana jako reaktancja (X). Tak więc kluczowa różnica między rezystancją a reaktancją polega na tym, że rezystancja jest rzeczywistą częścią impedancji komponentu, podczas gdy reaktancja jest urojoną częścią impedancji komponentu. Połączenie tych trzech elementów w obwodach RLC tworzy impedancję na ścieżce prądowej.
Czym jest opór?
Rezystancja jest przeszkodą, na jaką napotyka napięcie w przewodzeniu prądu przez przewodnik. Jeśli ma być napędzany duży prąd, napięcie przyłożone do końców przewodu powinno być wysokie. Oznacza to, że przyłożone napięcie (V) powinno być proporcjonalne do prądu (I), który przepływa przez przewodnik, zgodnie z prawem Ohma; stałą dla tej proporcjonalności jest rezystancja (R) przewodnika.
V=I X R
Przewody mają taką samą rezystancję niezależnie od tego, czy prąd jest stały czy zmienny. W przypadku prądu przemiennego rezystancję można obliczyć za pomocą prawa Ohma z chwilowym napięciem i prądem. Rezystancja mierzona w omach (Ω) zależy od rezystywności przewodnika (ρ), długości (l) i pola przekroju (A), gdzie
Rezystancja zależy również od temperatury przewodnika, ponieważ rezystywność zmienia się wraz z temperaturą w następujący sposób. gdzie ρ 0 odnosi się do rezystywności określonej w temperaturze standardowej T0, która jest zwykle temperaturą pokojową, a α jest współczynnikiem temperaturowym rezystywności:
Dla urządzenia z czystą rezystancją zużycie energii jest obliczane przez iloczyn I2 x R. Ponieważ wszystkie te składniki produktu są wartościami rzeczywistymi, pobór mocy przez opór będzie prawdziwą potęgą. Dlatego energia dostarczana do idealnej rezystancji jest w pełni wykorzystywana.
Co to jest reakcja?
Reakcja to wyimaginowany termin w kontekście matematycznym. Ma to samo pojęcie rezystancji w obwodach elektrycznych i dzieli tę samą jednostkę omów (Ω). Reaktancja występuje tylko w cewkach indukcyjnych i kondensatorach podczas zmiany prądu. W związku z tym reaktancja zależy od częstotliwości prądu przemiennego przez cewkę indukcyjną lub kondensator.
W przypadku kondensatora gromadzi on ładunki, gdy napięcie jest przyłożone do dwóch zacisków, dopóki napięcie kondensatora nie będzie zgodne ze źródłem. Jeśli przyłożone napięcie jest ze źródłem prądu przemiennego, skumulowane ładunki są zwracane do źródła w ujemnym cyklu napięcia. Wraz ze wzrostem częstotliwości wzrasta ilość ładunków przechowywanych w kondensatorze przez krótki czas, ponieważ czas ładowania i rozładowania nie ulega zmianie. W rezultacie opór kondensatora względem przepływu prądu w obwodzie będzie mniejszy, gdy częstotliwość wzrośnie. Oznacza to, że reaktancja kondensatora jest odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości kątowej (ω) prądu przemiennego. Tak więc reaktancja pojemnościowa jest zdefiniowana jako
C to pojemność kondensatora, a f to częstotliwość w hercach. Jednak impedancja kondensatora jest liczbą ujemną. Dlatego impedancja kondensatora wynosi Z=– i / 2 π fC. Idealny kondensator jest powiązany tylko z reaktancją.
Z drugiej strony, cewka indukcyjna przeciwstawia się zmianie prądu przez nią, tworząc przeciwną siłę elektromotoryczną (emf). Ten emf jest proporcjonalny do częstotliwości zasilania AC, a jego opozycja, która jest reaktancją indukcyjną, jest proporcjonalna do częstotliwości.
Reaktancja indukcyjna to wartość dodatnia. Dlatego impedancja idealnej cewki indukcyjnej będzie wynosić Z=i2 π fL. Niemniej jednak należy zawsze pamiętać, że wszystkie praktyczne obwody składają się również z rezystancji, a te elementy są traktowane w praktycznych obwodach jako impedancje.
W wyniku tego sprzeciwu wobec zmian prądu przez cewki indukcyjne i kondensatory, zmiana napięcia na nim będzie miała inny wzór niż zmiana prądu. Oznacza to, że faza napięcia przemiennego różni się od fazy prądu przemiennego. Ze względu na reaktancję indukcyjną zmiana prądu ma opóźnienie względem fazy napięcia, w przeciwieństwie do reaktancji pojemnościowej, w której prowadzi faza prądu. W idealnych komponentach to wyprzedzenie i opóźnienie ma wielkość 90 stopni.
Rysunek 01: Zależności fazowe napięcie-prąd dla kondensatora i cewki indukcyjnej.
Ta zmiana prądu i napięcia w obwodach prądu przemiennego jest analizowana za pomocą wykresów wskazowych. Ze względu na różnicę faz prądu i napięcia moc dostarczana do obwodu biernego nie jest w pełni zużywana przez obwód. Część dostarczonej mocy zostanie zwrócona do źródła, gdy napięcie będzie dodatnie, a prąd ujemny (np. gdy czas=0 na powyższym schemacie). W systemach elektrycznych, dla różnicy ϴ stopni między fazami napięcia i prądu, cos(ϴ) nazywa się współczynnikiem mocy systemu. Ten współczynnik mocy jest krytyczną właściwością do sterowania w systemach elektrycznych, ponieważ sprawia, że system działa wydajnie. Aby maksymalna moc była wykorzystana przez system, współczynnik mocy powinien być utrzymywany przez=0 lub prawie zero. Ponieważ większość obciążeń w układach elektrycznych to zwykle obciążenia indukcyjne (takie jak silniki), do korekcji współczynnika mocy wykorzystywane są baterie kondensatorów.
Jaka jest różnica między oporem a reakcją?
Opór kontra reakcja |
|
| Rezystancja jest przeciwieństwem stałego lub zmiennego prądu w przewodniku. Jest to rzeczywista część impedancji elementu. | Reaktancja to przeciwieństwo zmiennego prądu w cewce indukcyjnej lub kondensatorze. Reaktancja jest urojoną częścią impedancji. |
| Zależność | |
| Rezystancja zależy od wymiarów przewodnika, rezystywności i temperatury. Nie zmienia się ze względu na częstotliwość napięcia AC. | Reaktancja zależy od częstotliwości prądu przemiennego. Dla cewek jest proporcjonalna, a dla kondensatorów odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości. |
| Faza | |
| Faza napięcia i prądu przez rezystor jest taka sama; czyli różnica faz wynosi zero. | Ze względu na reaktancję indukcyjną, zmiana prądu jest opóźniona w stosunku do fazy napięcia. W reaktancji pojemnościowej prąd prowadzi. W idealnej sytuacji różnica faz wynosi 90 stopni. |
| Moc | |
| Zużycie energii spowodowane rezystancją jest mocą rzeczywistą i jest iloczynem napięcia i prądu. | Moc dostarczana do urządzenia reaktywnego nie jest w pełni zużywana przez urządzenie z powodu opóźnionego lub wyprzedzającego prądu. |
Podsumowanie – Opór kontra reakcja
Podzespoły elektryczne, takie jak rezystory, kondensatory i cewki indukcyjne, tworzą przeszkodę znaną jako impedancja dla przepływu prądu, co jest wartością złożoną. Czyste rezystory mają rzeczywistą impedancję zwaną rezystancją, podczas gdy idealne cewki indukcyjne i idealne kondensatory mają urojoną impedancję zwaną reaktancją. Rezystancja występuje zarówno przy prądzie stałym, jak i przemiennym, ale reaktancja występuje tylko przy prądach zmiennych, co stanowi sprzeciw wobec zmiany prądu w elemencie. Podczas gdy rezystancja jest niezależna od częstotliwości prądu przemiennego, reaktancja zmienia się wraz z częstotliwością prądu przemiennego. Reaktancja tworzy również różnicę faz między fazą prądu i fazą napięcia. To jest różnica między rezystancją a reaktancją.
Pobierz wersję PDF Rezystancja kontra Reakcja
Możesz pobrać wersję PDF tego artykułu i używać jej do celów offline, zgodnie z notatkami dotyczącymi cytowań. Proszę pobrać wersję PDF tutaj Różnica między rezystancją a reakcją
