Widerstand, Blindwiderstand und Impedanz in AC-Kreisen verstehen

Bevor wir uns damit befassen, wie Widerstände, Spulen und Kondensatoren zusammen in Wechselstromnetzwerken (AC) funktionieren, fassen wir die Kernkonzepte zusammen.

Widerstand

Widerstand ist die elektrische Reibung, die dem Stromfluss entgegenwirkt. Er ist in allen Leitern inhärent – außer in idealen Supraleitern – und wird am häufigsten in dedizierten Widerstandselementen ausgedrückt. Wenn ein AC-Signal einen Widerstand durchläuft, ist der resultierende Spannungsabfall in Phase mit dem Strom. Das Symbol für Widerstand ist R, und seine Einheit ist das Ohm (Ω).

Blindwiderstand

Blindwiderstand stellt den Widerstand dar, der aus sich ändernden elektrischen oder magnetischen Feldern entsteht, analog zur Trägheit in mechanischen Systemen. Er ist das Markenzeichen von Kondensatoren und Spulen. Für ein rein reaktives Element hinkt der Spannungsabfall dem Strom um genau 90° hinterher oder führt ihm um 90° voraus, abhängig vom Bauteiltyp. Blindwiderstand wird mit X bezeichnet und in Ohm (Ω) gemessen.

Impedanz

Impedanz kombiniert sowohl Widerstand als auch Blindwiderstand zu einer einzigen komplexen Größe, die den Gesamtwiderstand gegen AC-Fluss beschreibt. Jedes Kreiselement weist Impedanz auf, was sie zum natürlichen Parameter für die AC-Analyse macht. Wenn AC durch eine Impedanz fließt, kann der Spannungsabfall zwischen 0° und 90° aus der Phase mit dem Strom liegen. Impedanz wird mit Z symbolisiert und in Ohm in ihrer komplexen Form ausgedrückt.

Ideale Widerstände zeigen nur Widerstand, während perfekte Spulen und Kondensatoren nur Blindwiderstand aufweisen. Da alle Komponenten letztlich Impedanz besitzen, ist es Standardpraxis, Widerstands-, Induktivitäts- und Kapazitätswerte vor der Analyse eines AC-Kreises in Impedanz umzuwandeln.

Perfekter Widerstand, Spule und Kondensator.

Der Impedanzphasenwinkel eines Bauteils ist der Phasenversatz zwischen seiner Spannung und seinem Strom. Für einen Widerstand beträgt der Winkel 0°, da Spannung und Strom immer in Phase sind. Die Spannung einer Spule führt dem Strom um +90° voran, was ihr einen Winkel von +90° gibt. Die Spannung eines Kondensators hinkt dem Strom um 90° hinterher, was zu einem Winkel von –90° führt.

Impedanzen addieren sich in Reihe und kombinieren sich parallel genau wie Widerstände in DC-Kreisen. Die AC-Version des Ohmschen Gesetzes, ausgedrückt in Impedanz, ist unten illustriert:

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Impedanz Arbeitsblatt
• AC-Leistung Arbeitsblatt
• Kapazitiver Blindwiderstand Arbeitsblatt
• Induktiver Blindwiderstand Arbeitsblatt