Belangrijk verschil - Weerstand versus reactantie
Elektrische componenten zoals weerstanden, inductoren en condensatoren hebben een soort van belemmering voor de stroom die er doorheen gaat. Terwijl weerstanden reageren op zowel gelijkstroom als wisselstroom, reageren inductoren en condensatoren alleen op variaties van stromen of wisselstroom. Dit obstakel voor de stroom van deze componenten staat bekend als elektrische impedantie (Z). Impedantie is een complexe waarde in wiskundige analyse. Het reële deel van dit complexe getal wordt weerstand (R) genoemd en alleen pure weerstanden hebben een weerstand. Ideale condensatoren en inductoren dragen bij aan het denkbeeldige deel van de impedantie dat bekend staat als reactantie (X). Het belangrijkste verschil tussen weerstand en reactantie is dus dat de weerstand een reëel deel is van de impedantie van een component, terwijl reactantie een denkbeeldig deel is van de impedantie van een component. Een combinatie van deze drie componenten in RLC-circuits zorgt voor impedantie op het huidige pad.
Wat is weerstand?
Weerstand is het obstakel waarmee de spanning wordt geconfronteerd bij het aandrijven van een stroom door een geleider. Als er een grote stroom moet worden aangedreven, moet de spanning die op de uiteinden van de geleider wordt aangelegd hoog zijn. Dat wil zeggen, de aangelegde spanning (V) moet evenredig zijn met de stroom (I) die door de geleider gaat, zoals aangegeven door de wet van Ohm; de constante voor deze evenredigheid is de weerstand (R) van de geleider.
V=I X R
Geleiders hebben dezelfde weerstand, ongeacht of de stroom constant of variërend is. Voor wisselstroom kan weerstand worden berekend met behulp van de wet van Ohm met momentane spanning en stroom. De weerstand gemeten in Ohm (Ω) hangt af van de weerstand van de geleider (ρ), lengte (l) en dwarsdoorsnede (A) waarbij
Weerstand hangt ook af van de temperatuur van de geleider, aangezien de soortelijke weerstand op de volgende manier verandert met de temperatuur. waarbij ρ 0 verwijst naar de soortelijke weerstand gespecificeerd bij de standaardtemperatuur T0 die gewoonlijk de kamertemperatuur is, en α de temperatuurcoëfficiënt van de soortelijke weerstand is:
Voor een apparaat met pure weerstand wordt het stroomverbruik berekend door het product van I2 x R. Aangezien al die componenten van het product echte waarden zijn, wordt het verbruikte vermogen door de weerstand zal een echte kracht zijn. Daarom wordt het vermogen geleverd aan een ideale weerstand volledig benut.
Wat is reactantie?
Reactantie is een denkbeeldige term in wiskundige context. Het heeft hetzelfde begrip van weerstand in elektrische circuits en deelt dezelfde eenheid Ohm (Ω). Reactantie treedt alleen op in smoorspoelen en condensatoren tijdens een stroomverandering. Daarom hangt reactantie af van de frequentie van de wisselstroom door een spoel of condensator.
In het geval van een condensator accumuleert deze ladingen wanneer een spanning op de twee terminals wordt toegepast totdat de condensatorspanning overeenkomt met de bron. Als de aangelegde spanning met een wisselstroombron is, worden de geaccumuleerde ladingen teruggevoerd naar de bron bij de negatieve cyclus van de spanning. Naarmate de frequentie hoger wordt, des te kleiner de hoeveelheid ladingen die gedurende een korte periode in de condensator wordt bewaard, aangezien de laad- en ontlaadtijd niet veranderen. Als gevolg hiervan zal de weerstand van de condensator tegen de stroom in het circuit minder zijn wanneer de frequentie toeneemt. Dat wil zeggen, de reactantie van de condensator is omgekeerd evenredig met de hoekfrequentie (ω) van de AC. De capacitieve reactantie wordt dus gedefinieerd als
C is de capaciteit van de condensator en f is de frequentie in Hertz. De impedantie van een condensator is echter een negatief getal. Daarom is de impedantie van een condensator Z=– i / 2 fC. Een ideale condensator wordt alleen geassocieerd met een reactantie.
Aan de andere kant verzet een inductor zich tegen een verandering van stroom erdoorheen door er een tegengestelde elektromotorische kracht (emf) over te creëren. Deze emf is evenredig met de frequentie van de AC-voeding en zijn oppositie, de inductieve reactantie, is evenredig met de frequentie.
Inductieve reactantie is een positieve waarde. Daarom zal de impedantie van een ideale inductor Z=i2 π fL zijn. Niettemin moet altijd worden opgemerkt dat alle praktische circuits ook uit weerstand bestaan, en deze componenten worden in praktische circuits als impedanties beschouwd.
Als gevolg van deze weerstand tegen de stroomvariatie door inductoren en condensatoren, zal de spanningsverandering erover een ander patroon hebben dan de stroomvariatie. Dit betekent dat de fase van de wisselspanning verschilt van de fase van de wisselstroom. Vanwege de inductieve reactantie heeft de huidige verandering een vertraging van de spanningsfase, in tegenstelling tot capacitieve reactantie waarbij de huidige fase leidt. In ideale componenten heeft deze lead en lag een magnitude van 90 graden.
Figuur 01: Spanning-stroomfaserelaties voor een condensator en een inductor.
Deze variatie van de stroom en spanning in AC-circuits wordt geanalyseerd met behulp van fasediagrammen. Vanwege het verschil in de fasen van stroom en spanning, wordt het vermogen dat aan een reactief circuit wordt geleverd, niet volledig door het circuit verbruikt. Een deel van het geleverde vermogen wordt teruggestuurd naar de bron wanneer de spanning positief is en de stroom negatief is (zoals waar de tijd=0 in het bovenstaande diagram). In elektrische systemen wordt voor een verschil van ϴ graden tussen de spannings- en stroomfasen cos (ϴ) de arbeidsfactor van het systeem genoemd. Deze arbeidsfactor is een kritieke eigenschap om in elektrische systemen te regelen, omdat het systeem hierdoor efficiënt werkt. Voor het maximale vermogen dat door het systeem kan worden gebruikt, moet de arbeidsfactor worden gehandhaafd door ϴ=0 of bijna nul te maken. Aangezien de meeste belastingen in elektrische systemen meestal inductieve belastingen zijn (zoals motoren), worden condensatorbanken gebruikt voor de correctie van de arbeidsfactor.
Wat is het verschil tussen weerstand en reactantie?
Weerstand versus reactantie |
|
| Weerstand is de weerstand tegen een constante of variërende stroom in een geleider. Het is het werkelijke deel van de impedantie van een component. | Reactantie is de oppositie tegen een variabele stroom in een spoel of een condensator. Reactantie is het denkbeeldige deel van de impedantie. |
| Afhankelijkheid | |
| Weerstand hangt af van de afmetingen, weerstand en temperatuur van de geleider. Het verandert niet vanwege de frequentie van de wisselspanning. | Reactantie hangt af van de frequentie van de wisselstroom. Voor inductoren is het proportioneel en voor condensatoren is het omgekeerd evenredig met de frequentie. |
| Fase | |
| De fase van de spanning en stroom door een weerstand is hetzelfde; dat wil zeggen, het faseverschil is nul. | Vanwege de inductieve reactantie heeft de huidige verandering een vertraging van de spanningsfase. In capacitieve reactantie is de stroom leidend. In een ideale situatie is het faseverschil 90 graden. |
| Kracht | |
| Stroomverbruik als gevolg van weerstand is echt vermogen en het is het product van spanning en stroom. | Voeding geleverd aan een reactief apparaat wordt niet volledig verbruikt door het apparaat vanwege achterblijvende of leidende stroom. |
Samenvatting – Weerstand versus reactantie
Elektrische componenten zoals weerstanden, condensatoren en inductoren vormen een obstakel dat bekend staat als impedantie voor de stroom die er doorheen vloeit, wat een complexe waarde is. Zuivere weerstanden hebben een echte impedantie die bekend staat als weerstand, terwijl ideale inductoren en ideale condensatoren een denkbeeldige impedantie hebben die reactantie wordt genoemd. Weerstand treedt op bij zowel gelijkstroom als wisselstromen, maar reactantie treedt alleen op bij variabele stromen, waardoor een oppositie ontstaat om de stroom in de component te veranderen. Hoewel de weerstand onafhankelijk is van de frequentie van AC, verandert de reactantie met de frequentie van AC. Reactantie maakt ook een faseverschil tussen de huidige fase en de spanningsfase. Dit is het verschil tussen weerstand en reactantie.
Download PDF-versie van Resistance vs Reactance
U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden volgens de citatienotities. Download hier de PDF-versie. Verschil tussen weerstand en reactantie
