Máy tính trở kháng RLC là gì?
Công cụ này tính tổng trở kháng (Z) của một mạch RLC nối tiếp — mạch gồm một điện trở (R), một cuộn cảm (L) và một tụ điện (C) được cấp nguồn ở tần số f. Trở kháng chính là "điện trở" trong dòng điện xoay chiều: nó cho biết mạch cản trở dòng xoay chiều mạnh đến mức nào, đo bằng đơn vị ohm (Ω). Máy tính còn cho ra cảm kháng, dung kháng và góc pha giữa điện áp và dòng điện.
Cách sử dụng
Nhập điện trở theo ohm (Ω), độ tự cảm theo henry (H), điện dung theo farad (F) và tần số nguồn theo hertz (Hz). Bấm tính toán để xem tổng trở kháng cùng với \(X_L\), \(X_C\), điện kháng tổng hợp và góc pha. Hãy dùng đơn vị cơ bản SI — ví dụ, 1 µF = 0,000001 F và 1 mH = 0,001 H.
Giải thích công thức
Cảm kháng được tính bằng \(X_L = 2\pi f L\), còn dung kháng là \(X_C = 1/(2\pi f C)\). Vì cuộn cảm và tụ điện đẩy dòng điện theo hai pha ngược nhau, điện kháng tổng hợp bằng \(X = X_L - X_C\). Kết hợp với điện trở theo định lý Pytago ta có $$Z = \sqrt{R^2 + \left(X_L - X_C\right)^2}$$ Góc pha là $$\varphi = \arctan\!\left( \frac{2\pi f\,L - \dfrac{1}{2\pi f\,C}}{R} \right) \times \frac{180}{\pi}$$ giá trị dương nghĩa là mạch có tính cảm (dòng điện trễ pha), giá trị âm nghĩa là mạch có tính dung (dòng điện sớm pha). Khi \(X_L = X_C\), mạch ở trạng thái cộng hưởng và \(Z = R\) — giá trị nhỏ nhất.
Ví dụ minh họa
Với R = 10 Ω, L = 0,001 H, C = 0,000001 F và f = 1000 Hz: \(\omega = 2\pi \cdot 1000 \approx 6283{,}19\). \(X_L = 6283{,}19 \cdot 0{,}001 \approx 6{,}2832\ \Omega\); \(X_C = 1/(6283{,}19 \cdot 0{,}000001) \approx 159{,}155\ \Omega\). Điện kháng tổng hợp \(\approx -152{,}872\ \Omega\), nên $$Z = \sqrt{10^2 + 152{,}872^2} \approx 153{,}2\ \Omega$$ và \(\varphi \approx -86{,}26°\) (mạch có tính dung rất mạnh).
Câu hỏi thường gặp
Công cụ này dùng cho mạch nối tiếp hay song song? Máy tính này mô phỏng mạch RLC nối tiếp, trong đó R, L và C cùng có chung một dòng điện chạy qua.
Nên dùng đơn vị nào? Ohm, henry, farad và hertz. Hãy đổi µF và mH về đơn vị cơ bản trước khi nhập.
Điều gì xảy ra khi cộng hưởng? Khi \(X_L = X_C\), hai điện kháng triệt tiêu nhau, trở kháng bằng R và góc pha bằng không.
