RLC インピーダンス計算機

電気インピーダンスは、交流回路が電流の流れをどれだけ妨げるかを表します。抵抗だけの場合と異なり、コイルやコンデンサーのエネルギー蓄積も含むため、大きさと位相の両方が周波数に依存します。直列 RLC 回路では、抵抗、誘導性リアクタンス、容量性リアクタンスが複素数として合成されます。この計算機は大きさをオーム、位相角を度で表示し、オームの法則から実効電流を求めます。 誘導性リアクタンスは XL = 2πfL です。電流の変化が速いほどコイルに大きな逆向き電圧が生じるため、周波数に比例して増加します。容量性リアクタンスは XC = 1 / (2πfC) です。コンデンサーは速い変化を通しやすいため、周波数が上がると小さくなります。直列の合成リアクタンスは XL から XC を引いた値です。インピーダンスの大きさは、R の二乗と合成リアクタンスの二乗の和の平方根です。 位相角は、合成リアクタンスを抵抗で割った値の逆正接です。正なら誘導性回路で、電流は電圧より遅れます。負なら容量性回路で、電流は電圧より進みます。XL と XC が等しいと両者の効果が打ち消し合い、位相角はゼロ、理想的な直列インピーダンスは抵抗に等しくなります。これを共振と呼び、電源電圧が一定なら通常は電流が最大になります。 実効電圧を使うのは、交流波形の発熱効果に相当する値を表すためです。理想的な正弦波定常状態では、実効電圧をインピーダンスの大きさで割ると実効電流が得られます。スイッチング過渡現象、非線形コア、誘電損失、巻線抵抗、周波数依存の電源インピーダンスはモデル化していません。実際の回路ではこれらの影響が重要であり、部品選定や設計検証に含める必要があります。 入力には一般的な工学単位を使います。抵抗はオーム、インダクタンスはミリヘンリー、静電容量はマイクロファラド、周波数はヘルツ、電圧は実効値のボルトです。計算前にヘンリーとファラドへ換算します。結果は課題の確認、電流の概算、部品構成の比較、試験周波数の選定に利用できます。商用電源や高エネルギー回路では解析上の概算として扱い、適切な電気安全対策、部品定格、測定手順を守ってください。