Verringern Sie die Impedanz bei höheren Frequenzen

Ich versuche zu sehen, ob ich verstehe, wie die Impedanz richtig funktioniert, bevor ich dies in eine echte Schaltung einbaue. Grundsätzlich habe ich eine Induktivität (Helmholtz-Spule), die von einem Funktionsgenerator angetrieben wird. Jetzt wissen wir von selbst, je höher die Frequenz ist, desto niedriger ist der Strom, den die Spule erhält. Wenn mein Verständnis richtig ist, kann ich einen Kondensator parallel zur Spule schalten, was bedeuten würde, dass bei höheren Frequenzen Xc abnehmen und Xl zunehmen würde, aber da sie parallel sind, sollte Xtot abnehmen, also erhalten Sie als Ergebnis a höheren Strom bei gleicher Frequenz, als wenn wir nur eine Induktivität (Spule) im Stromkreis gehabt hätten. Ist dieses Verständnis richtig? Oder gibt es eine intelligentere Möglichkeit, den Strom zu erhöhen, den meine Schaltung bei einer höheren Frequenz empfängt, außer den vom Generator ausgegebenen Strom zu erhöhen / das Spulendesign selbst zu ändern.

ps, dies ist ein erneuter Ausdruck der hier gestellten Frage Impedanz für Helmholtz-Spule, die an einen Audioverstärker angeschlossen ist, aber hoffentlich detaillierter und präziser

Wenn ich meine Frage betrachte, denke ich, dass ich nur eine Variation gefragt habe, was der beste Weg wäre, um eine Impedanzanpassung für eine höhere Frequenz durchzuführen und somit einen höheren Strom zu liefern, als wenn ich eine schlechte Anpassung hätte? Ich denke, das eigentliche Anliegen besteht darin, sicherzustellen, dass der Widerstand oder Kondensator dem durch ihn gesendeten Strom / der durch ihn gesendeten Leistung standhalten kann - da die Induktivität dies kann
Sie versuchen möglicherweise, das Ohmsche Gesetz mit Widerstandsnetzwerken in einen Bereich auszudehnen, in dem die Impedanz nicht mehr nur ein aktiver Widerstand, sondern auch eine Reaktanz ist. Probieren Sie die gleichen Formeln für parallele Netzwerke aus und Sie werden einen Fall mit Division durch Null entdecken: unendliche Impedanz zur Resonanzfrequenz.
Okay, vielleicht möchte ich stattdessen einfach eine weitere Spule parallel hinzufügen? Wie eine Drossel oder etwas, das dann die Impedanz bei höheren Frequenzen senken würde? Anstatt sich mit R- und C-Elementen herumzuärgern.
Ich finde du überanalysierst das Problem. Die Impedanz eines Lautsprechers ist typischerweise ein aktiver Widerstand, da es sich um eine Art mechanisch belasteten Motor handelt. Überraschenderweise gibt es in einer Last möglicherweise keine große Induktivitätskomponente. Der Abfall bei hohen Frequenzen könnte eher durch die Mechanik und weniger durch die Induktivität verursacht werden.
Oh okay, aber was ist mit einer Helmholtz-Spule? (Der einzige Grund, warum ich einen Lautsprecher erwähne, ist, dass ich einen Audioverstärker verwende, um eine Helmholtz-Spule mit Strom zu versorgen.)
Sie möchten die Impedanz der Last reduzieren: bedeutet, dass Sie die Impedanz der Last ohne Verluste transformieren möchten: bedeutet, dass Sie einen Transformator verwenden möchten. Wenn die Spule 100 Ohm hat und der Verstärker 4 Ohm möchte, verwenden Sie den Audiotransformator für 1:25
Oh okay süß - vielen Dank, das wollte ich tun. Wenn ich also 500 Hz habe und meine Spule eine Impedanz von 20 Ohm hat, mache 1: 5, 1000 Hz 30 Ohm, verwende einfach etwas 1: 7,5, wollte nur sicherstellen, dass ich es vollständig verstanden habe.
Ja. Sie haben es genau für eine unbelastete Spule verstanden (Rahmenantenne, die auf die Impedanz eines unendlichen leeren Raums von ~ 300 Ohm Vakuum oder Luft geladen ist). Die Situation ändert sich, wenn Sie einen Schraubendreher in die Spulenöffnung oder einen in Blattgold gewickelten gefrorenen Frosch oder was auch immer Sie mit Ihrem Experiment tun. Sie strahlen nicht nur Ultra-Low-Frequency-Radio aus. Aber wer weiß.

Antworten (1)

"da sie parallel sind, sollte Xtot abnehmen"

Das gilt nicht automatisch für komplexe Impedanzen. Für die Induktivität Z L = J ω L , für den Kondensator Z C = 1 J ω C . Beides parallel gibt

Z = J ω L ⋅ 1 J ω C J ω L + 1 J ω C = J ω L ⋅ 1 J ω C J 2 ω 2 L C + 1 J ω C = J ω L 1 − ω 2 L C

Interessant ist das Minuszeichen im Nenner. Seit ω 2 L C positiv ist, können wir einen Wert dafür finden, bei dem der Nenner Null wird.

ω 2 L C = 1

oder

ω = 1 L C

Wenn der Nenner Null ist, ist die Impedanz unendlich. Das widerspricht der Intuition, die besagt, dass das Parallelschalten zweier Komponenten eine niedrigere Impedanz ergibt als die niedrigste der beiden.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das Bild gibt die Erklärung. Ströme durch C Und L liegen bei 90° mit Spannung, aber in entgegengesetzten Richtungen. Wenn ihre Größen unterschiedlich sind, ist ihre Summe entweder ein kapazitiver oder ein induktiver Strom. Aber wenn sie gleich sind, ist die Summe Null. Kein Strom. Ein Nullstrom für eine Spannung ungleich Null bedeutet eine unendliche Impedanz.

Die Frequenz, für die dies gilt, ist die Resonanzfrequenz und wird zur Herstellung von Oszillatoren und High-Q-Filtern verwendet.

Danke - Basierend auf meinem Verstärker, der 63 V (2000 W an 2 Ohm) ausgeben würde, habe ich es getan X T Ö T = X l X C / ( X C + X l ) wo ich eine 0,01059 Henry-Spule und einen 1,8-uF-Kondensator parallel habe. Daraus löse ich für Frequenzen zwischen 0 und 50 kHz auf, Resonanz tritt bei 940 Hz auf. Wolfram-Alpha-Berechnung Klingt das angesichts des Schaltungsaufbaus aber richtig?
Obwohl für oben F R tut ICH l weiter sinken? Denn genau das versuche ich zu verhindern.
Okay, ich kann es verstehen, was ich tun möchte, ist, die Resonanzfrequenz so hoch wie möglich zu setzen, weil alles darunter sich wie eine Induktivität verhalten würde, wo ich den maximalen Strom haben möchte, wo, wenn ich die Resonanz durchlaufe, die Schaltung kapazitiv wird, was ist nicht was ich will. Vielleicht?
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