Trở kháng là đại lượng vật lý thể hiện sự cản trở của dòng điện xoay chiều trong mạch điện khi có hiệu điện thế được đặt vào. Nó được ký hiệu bằng chữ Z và có đơn vị đo là Ω (ohm). Trong bài viết này anh em hãy cùng Mecsu tìm hiểu trở kháng là gì? Công thức tính và cách đo trở kháng nhé!
Trở kháng, hay impedance trong tiếng Anh, là một đại lượng vật lý biểu thị sự cản trở của một mạch điện khi có một hiệu điện thế được áp dụng vào. Đơn giản, bạn có thể hiểu trở kháng là sự cản trở trong dòng điện, được ký hiệu bằng đơn vị Ohm (Ω).
Trở kháng có thể được đơn giản hóa là sự cản trở của dòng điện. Nó khá rộng lớn hơn khái niệm điện trở vì nó áp dụng cho cả dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều, thể hiện sự lệch pha.
Khác biệt so với điện trở:
Điện trở: Chỉ cản trở dòng điện một chiều và có giá trị không đổi theo thời gian.
Trở kháng: Cản trở dòng điện xoay chiều và có giá trị thay đổi theo tần số của dòng điện.
Đối với dòng điện một chiều
Trở kháng của một vật liệu đối với dòng điện một chiều được tính bằng công thức:
R = ρ * (L / A)
R: Trở kháng (Ω)
ρ: Điện trở suất của vật liệu (Ωm)
L: Chiều dài của vật liệu (m)
A: Diện tích tiết diện của vật liệu (m²)
Trở kháng của một đoạn mạch điện xoay chiều gồm nhiều phần tử điện trở, cuộn cảm và tụ điện được nối tiếp nhau được tính bằng công thức:
Z = √(R² + (XL - XC)²)
Z: Tổng trở kháng (Ω)
R: Điện trở (Ω)
XL: Điện kháng cảm (Ω)
XC: Điện kháng dung (Ω)
Công thức tính điện kháng cảm (XL): XL = 2πfL
f: Tần số dòng điện (Hz)
L: Độ tự cảm của cuộn cảm (H)
Công thức tính điện kháng dung (XC): XC = 1/(2πfC)
C: Điện dung của tụ điện (F)
Lưu ý:
Tổng trở kháng Z có giá trị lớn hơn điện trở R của mạch.
Giá trị của XL và XC thay đổi theo tần số (f) của dòng điện.
Khi f = 0 (dòng điện một chiều), XL = 0 và XC = ∞, do đó Z = R.
Điện kháng dung (XC) của tụ điện được tính bằng công thức:
XC = 1/(2πfC)
XC: Điện kháng dung (Ω)
f: Tần số dòng điện (Hz)
C: Điện dung của tụ điện (F)
Điện kháng cảm (XL) của cuộn dây được tính bằng công thức:
XL = 2πfL
XL: Điện kháng cảm (Ω)
f: Tần số dòng điện (Hz)
L: Độ tự cảm của cuộn cảm (H)
Ngoài việc hiểu về trở kháng là gì và điện trở kháng là gì, bạn cũng cần biết về các phương pháp đo trở kháng dưới đây, và có thể sử dụng một số thiết bị đo trở kháng như máy đo trở kháng, máy đo LCR và máy phân tích trở kháng.
Phương pháp này sử dụng mạch cầu để tính toán điện trở khi bạn chưa biết chính xác giá trị của nó. Bạn cần điều chỉnh cân bằng mạch cầu bằng điện kế. Phương pháp này đem lại độ chính xác cao nhưng có thể khó khăn khi áp dụng cho tốc độ đo cao.
Đối với phương pháp IV, bạn cũng sử dụng mạch cầu để tính toán điện trở và điều chỉnh cân bằng thông qua điện kế. Phương pháp này thích hợp để đo trở kháng trên các mạch nối đất. Tuy nhiên, độ chính xác của nó có thể bị ảnh hưởng bởi vôn kế khi trở kháng tăng lên.
Phương pháp này tương tự phương pháp IV nhưng được sử dụng để đo trở kháng với tần số cao hơn thông qua mạch và đầu nối đồng trục phù hợp. Thường được sử dụng để đo các mạch điện có băng rộng, nhưng băng tần đo có thể bị hạn chế bởi máy biến áp của đầu thử nghiệm.
Tùy thuộc vào loại trở kháng trên mạch điện, bạn cần lựa chọn phương pháp đo phù hợp nhất. Điều này đòi hỏi anh em phải tìm hiểu kỹ về từng phương pháp để chọn lựa đúng cách.
Để sử dụng máy đo trở kháng để đo một linh kiện, bạn có thể tuân thủ các bước sau:
Chuẩn bị máy đo trở kháng: Đảm bảo máy đo đã được kích hoạt và có nguồn điện. Kiểm tra pin hoặc nguồn điện để đảm bảo đủ sức mạnh cho việc đo.
Tắt nguồn điện: Trước khi bắt đầu đo, hãy đảm bảo rằng nguồn điện của linh kiện đã được tắt để đảm bảo an toàn.
Kết nối máy đo trở kháng: Sử dụng các đầu đo (thường màu đỏ và đen) của máy đo và kết nối chúng với linh kiện hoặc mạch cần đo trở kháng. Đảm bảo kết nối chặt chẽ và không có sự cắt ngắn.
Chọn chế độ đo trở kháng: Chọn chế độ đo trở kháng (ohm) trên máy đo, thông qua nút chọn chế độ hoặc màn hình cảm ứng.
Đo trở kháng: Bấm nút đo hoặc nút bắt đầu trên máy đo để thực hiện quá trình đo. Kết quả sẽ được hiển thị trên màn hình.
Đọc kết quả: Đọc giá trị trở kháng hiển thị trên màn hình, thường là ohm (Ω) hoặc các đơn vị tương ứng khác như kΩ hoặc MΩ.
Ghi lại kết quả: Ghi lại giá trị trở kháng để sử dụng cho mục đích tiếp theo hoặc so sánh với giá trị tiêu chuẩn.
