עכבה חשמלית

עכבה חשמלית (אימפדנס, impedance) היא הכללה של התנגדות במעגלים עם זרם חילופין. היא נמדדת באוהמים (Ω) כמו התנגדות רגילה. = מצב מתמיד סינוסי = כאשר מקורות המתח והזרם הם סינוסיים בתדירות קבועה, כל המתחים והזרמים במעגל מקבלים צורה סינוסית קבועה. ניתוח במצב זה נעשה בעזרת פאזורים, ייצוגים מרוכבים קבועים של אמפליטודה ופאזה. פאזור (מספר מרוכב) מייצג משרעת ופאזה של פונקציה סינוסית. = הגדרה וסימון העכבה החשמלית = העכבה Z של רכיב מוגדרת כיחס בין פאזור המתח לפאזור הזרם על הרכיב: Z = V/I. Z אינו פונקציה בזמן אלא יחס במישור התדר. זוהי הכללה של חוק אוהם: R = V/I עבור מעגלי DC. ניתן להחליף R ב־Z כאשר עוברים לניתוח AC. הגודל ההופכי של העכבה נקרא אדמיטנס (Admittance, Y) ונמדד בסימנס. = עכבות של רכיבים = עכבות מתוארת במישור התדר. ניתן למצוא עכבה גם באמצעות התמרת לפלס של המשוואות הדיפרנציאליות של הרכיבים. פעולה בחזקת i (או j בהנדסה) מצביעה על שינוי פאזה בין זרם למתח. = נגד = נגד נותן עכבה שווה ל־R, כלומר Z_resistor = R. = קבל = בקבל (קפאסיטור) העכבה היא Z_C = 1/(i ω C). מהמושג נגזר שהזרם בקבל מקדים את המתח. ככל שהתדירות ω עולה, עכבת הקבל יורדת. = סליל = בסליל (אינדקטור) העכבה היא Z_L = i ω L. בהתנהגות ההפוכה לקבל, עכבת הסליל גדלה עם התדירות. = היגב = היגב (ריאקטנס) הוא החלק המדומה של העכבה. חלק ממשי של העכבה נקרא התנגדות R, וחלק מדומה נקרא ריאקטנס X. ריאקטנס יכול להיות חיובי או שלילי, לפי הסליל או הקבל. רכיב ריאקטיבי מחליף אנרגיה עם המעגל ולא צורך הספק ממושך, בשונה מנגד. = חיבור עכבות = חיבור עכבות בטור נעשה על ידי סכימה פשוטה: Z_eq = Z1 + Z2. במקביל משתמשים בהופכי: Z_eq = (Z1^{-1}+Z2^{-1})^{-1}. בחישובים צריך לעבוד עם מספרים מרוכבים. = עכבה אופיינית = בעבור קווי תמסורת מגדירים עכבה אופיינית כיחס בין משרעת המתח למשרעת הזרם באופן מקומי. היא מאפיינת את מבנה הקו ואינה תלויה באורכו. ניתן להגדיר עכבה אופיינית גם לתיאורים של גלים אלקטרומגנטיים. = מעגלים עם מקורות כלליים = אפשר לפרק מקורות מחזוריים לצירוף של סינוסואידות בעזרת טור פורייה. לכל תדירות מחשבים עכבה ומתאימים פתרונות בעזרת סופרפוזיציה. לאחר מכן מחזירים את הפאזורים לזמן ומחברים את הפתרונות. השיטה עובדת גם למקורות לא מחזוריים דרך התמרת פורייה אינטגרלית. = גודל ופאזה של עכבה = עכבה היא מספר מרוכב שניתן לכתוב בצורה קרטזית Z = R + iX, או בצורה קוטבית Z = |Z| e^{iφ}. |Z| = sqrt(R^2+X^2) וφ = arctan(X/R). = פאזור שיא מול פאזור שורש הממוצע הריבועי = לסינוסואידה יש ערך שיא וערך RMS (שורש ממוצע ריבועי). V_rms = V_peak/√2 ואותו נכון לזרם. בפועל, במערכות הספק נעשה שימוש בפאזורי RMS, בעוד שבניתוח מעגלי נמוך משתמשים לפעמים בפאזורי שיא. העכבה אינה משתנה בין בחירת פאזור שיא או RMS כי גורם קבוע מתבטל ביחס.

עכבה חשמלית היא גרסה כללית של התנגדות. היא אומרת כמה חלק במעגל מקשה על זרם חילופין. נמדדת באוהמים (Ω). = מצב מתמיד סינוסי = אם מקור המתח הוא גל סינוסי קבוע, גם הזרם יהיה גל סינוסי. משתמשים ב'פאזור' (מספר שמציג את משרעת הגל ופאזה) כדי לחשב בקלות. = הגדרה וסימון העכבה החשמלית = העכבה Z מוגדרת כיחס בין פאזור המתח לפאזור הזרם: Z = V/I. = נגד = לנגד יש רק חלק ממשי, והוא R. = קבל = בקבל העכבה קטנה יותר בתדירויות גבוהות. כלומר בקבל הזרם מקדים את המתח. = סליל = בסליל העכבה גדלה עם התדירות. כלומר בסליל הזרם מאחר אחרי המתח. = היגב = היגב (ריאקטנס) הוא החלק שאחראי לשינוי פאזה. נגד נותן חלק ממשי, קבל וסליל נותנים חלק מדומה. = חיבור עכבות = בטור מסכימים את העכבות. במקביל מחשבים את ההופכי שלהן ומחברים. = עכבה אופיינית = בקו תמסורת העכבה האופיינית היא יחס בין מתח לזרם בקו. = פאזור שיא מול RMS = ערך RMS הוא הערך המתאים למדידת הספק. V_rms = V_peak חלקי √2.