Sự cản trở

Bài viết về
Điện từ học
Điện Từ học Lịch sử Giáo trình
Tĩnh điện[hiện] Chất cách điện Chất dẫn điện Cảm ứng tĩnh điện Điện ma sát Điện thông Điện thế Điện trường Điện tích Định luật Coulomb Định luật Gauss Độ điện thẩm Mômen lưỡng cực điện Mật độ phân cực Mật độ điện tích Phóng tĩnh điện Thế năng điện
Tĩnh từ[hiện] Định luật Ampère Định luật Biot–Savart Định luật Gauss cho từ trường Độ từ thẩm Lực từ động Mômen lưỡng cực từ Quy tắc bàn tay phải Từ hóa Từ thông Từ thế vectơ Từ thế vô hướng Từ trường
Điện động[hiện] Bức xạ điện từ Cảm ứng điện từ Dòng điện Foucault Dòng điện dịch chuyển Định luật Faraday Định luật Lenz Lực Lorentz Mô tả toán học của trường điện từ Phương trình Jefimenko Phương trình London Phương trình Maxwell Tenxơ ứng suất Maxwell Thế Liénard–Wiechert Trường điện từ Vectơ Poynting Xung điện từ
Mạch điện[ẩn] Bộ cộng hưởng Dòng điện Dòng điện một chiều Dòng điện xoay chiều Điện dung Điện phân Điện trở Định luật Ohm Gia nhiệt Joule Hiện tượng tự cảm Hiệu điện thế Lực điện động Mạch nối tiếp Mạch song song Mật độ dòng điện Ống dẫn sóng điện từ Trở kháng
Phát biểu hiệp phương sai[hiện] Tenxơ điện từ (tenxơ ứng suất–năng lượng) Dòng bốn chiều Thế điện từ bốn chiều
Các nhà khoa học[hiện] Ampère Biot Coulomb Davy Einstein Faraday Fizeau Gauss Heaviside Henry Hertz Joule Lenz Lorentz Maxwell Ørsted Ohm Ritchie Savart Singer Tesla Volta Weber

Trong lĩnh vực kỹ thuật điện, sự cản trở là đại lượng vật lý chỉ tính khả năng chống lại dòng điện trong một mạch điện khi có điện áp áp dụng. Thường được biểu thị bằng chữ Z và đo bằng đơn vị Ω (ohm) theo SI. Sự cản trở là một khái niệm mở rộng của điện trở dành cho dòng điện xoay chiều, mang thêm thông tin về sự lệch pha.

Khái niệm về sự cản trở cũng có vai trò quan trọng trong vật lý, đặc biệt khi nghiên cứu về dao động điều hòa. Khái niệm này đã có sự đóng góp lớn từ Oliver Heaviside vào tháng 7 năm 1886 trong lịch sử kỹ thuật điện tử.

Sự cản trở có thể được tổng quát như sau:

$Z=R+X$

Với R

là điện trở (Resistance), X là điện kháng (Reactance).

Dòng điện một chiều

Với dòng điện một chiều, ở trạng thái cân bằng:

• Tụ điện có cấu trúc như hai bản cực dẫn điện được phân cách bởi điện môi, có điện trở biến thiên tùy thuộc vào điện trở của điện môi, đối với hiệu điện thế biến thiên giữa hai chân của tụ điện, thường rất lớn và được coi như không dẫn điện.
• Cuộn cảm có cấu trúc như một cuộn dây có điện trở không đáng kể, tương đương với một sợi dây dẫn điện.
• Điện trở có điện trở chính xác bằng giá trị điện trở, một số thực.

Khái niệm về trở kháng vẫn có ý nghĩa trong mạch điện chứa tụ điện, cuộn cảm, và điện trở khi nghiên cứu trạng thái chuyển đổi, lúc mạch điện được đóng hoặc mở nguồn điện.

Dòng điện xoay chiều

Khi áp dụng hiệu điện thế như một hàm điều hòa theo thời gian, hoặc tổng của các hàm điều hòa:

• Tụ điện làm dòng điện sớm hơn pha π/2 so với hiệu điện thế
• Cuộn cảm làm dòng điện bị trễ pha π/2 so với hiệu điện thế
• Điện trở không thay đổi pha của dòng điện.

Điện trở

• Điện trở sẽ cản trở dòng điện với một trở kháng điện trở $Z_R=R$

Cuộn cảm

1) Trở kháng của cuộn dây được định nghĩa là tổng của điện kháng và điện ứng của cuộn cảm

• $Z_L=R_L+X_L$
  • $R_L$: Điện kháng của cuộn cảm
  • $X_L$: Điện ứng của cuộn cảm
    • $X_L=\mathrm{\omega <!--\; \omega \; -->}L$
    • $\mathrm{\omega <!--\; \omega \; -->}$ là pha của dòng điện: $\mathrm{\omega <!--\; \omega \; -->}=2\mathrm{\pi <!--\; \pi \; -->}f=\frac{2\mathrm{\pi <!--\; \pi \; -->}}{T}$
    • $L$: điện cảm (Inductance) của cuộn cảm.

2) Điện thế của cuộn cảm là tổng của điện thế trên điện kháng với điện thế trên điện ứng của cuộn cảm

• $V_L=V_{R_L}+V_{X_L}$
  • Điện thế trên điện ứng của cuộn cảm dẫn trước điện thế trên điện kháng một góc 90.

3) Cuộn dây có một tần số cảm ứng, tần số khi điện kháng bằng điện ứng, tại tần số bằng $\frac{R}{L}$ và thời gian đạt đến tần số này là $\frac{L}{R}$.

Tụ điện

1) Trở Kháng của tụ điện được định nghĩa là tổng của điện kháng và điện ứng của tụ điện

• $Z_C=R_C+X_C$
  • $R_C$: Điện kháng của tụ điện
  • $X_C$: Điện ứng của tụ điện
    • $X_C=-<!--\; -\; -->\frac{1}{\mathrm{\omega <!--\; \omega \; -->}C}$
    • $\mathrm{\omega <!--\; \omega \; -->}$ là pha của dòng điện: $\mathrm{\omega <!--\; \omega \; -->}=2\mathrm{\pi <!--\; \pi \; -->}f=\frac{2\mathrm{\pi <!--\; \pi \; -->}}{T}$
    • $C$: điện dung (Capacitance) của tụ điện.

2) Điện thế của tụ điện là tổng của điện thế trên điện kháng với điện thế trên điện ứng của tụ điện

• Điện thế trên điện ứng của tụ điện $V_{X_C}$ đi sau điện thế trên điện kháng của tụ điện $V_{R_C}$ một góc 90.

3) Tụ điện có một tần số cảm ứng, tần số khi điện kháng bằng điện ứng, tại tần số bằng $\frac{1}{CR}$ và thời gian đạt đến tần số này là CR.

Trở kháng tổng cộng của mạch điện được tính giống với mạch điện một chiều, nhưng trên các số phức. Một cách tổng quát, nó thường là số phức:

$Z=R+jX$

Với X là phần ảo của trở kháng, được gọi là điện kháng, có giá trị phụ thuộc vào tần số của hiệu điện thế; R là phần thực của trở kháng, được gọi là trở kháng thuần, $j^2=-<!--\; -\; -->1$

Liên kết bên ngoài

(bằng tiếng Anh)

• Kháng, Phản ứng và Điện trở