Formeln der Impedanzen in Wechselstromkreisen

Inhaltsverzeichnis

Die Formeln für Impedanzen, die in Reihe und parallel geschaltet sind, sowie die Formel für die Impedanzen grundlegender serieller und paralleler Schaltungen werden vorgestellt.

Impedanzen in Reihe

Die Impedanz \( Z_{AB} \), die den Impedanzen \( Z_1 \), \( Z_2 \) .... \( Z_n \) entspricht, die in Reihe geschaltet sind, wie unten gezeigt, wird gegeben durch:
\( Z_{AB} = Z_1 + Z_2 + ... + Z_n \) Impedanzen in Reihe geschaltet

Impedanzen parallel

Die Impedanz \( Z_{AB} \), die den Impedanzen \( Z_1 \), \( Z_12 \) .... \( Z_n \) entspricht, die parallel geschaltet sind, wie unten gezeigt, wird gegeben durch:
\( \dfrac{1}{Z_{AB}} = \dfrac{1}{Z_1} + \dfrac{1}{Z_2} + ... + \dfrac{1}{Z_n} \)
oder
\( Z_{AB} = \dfrac{1}{ \dfrac{1}{Z_1} + \dfrac{1}{Z_2} + ... + \dfrac{1}{Z_n} } \)
Impedanzen parallel geschaltet



Impedanzen in grundlegenden Schaltungen

Schaltung Beschreibung Impedanz Z Betrag |Z| Phase \( \theta \)
Impedanz des Widerstands Widerstand \( Z = R \) \( |Z| = R \) \( \theta = 0\)

Impedanz des Kondensators Kondensator \( Z = \dfrac{1}{j \omega \; C} = - \dfrac{j}{\omega \; C} \) \( |Z| = \dfrac{1}{\omega \; C} \) \( \theta = - 90^{\circ}\) oder \( -\dfrac{\pi}{2} \)

Impedanz der Induktivität Induktivität \( Z = j \omega \; L \) \( |Z| = \omega \; L \) \( \theta = 90^{\circ}\) oder \(\dfrac{\pi}{2} \)

Impedanz von RL in Reihe \( R \) und \( L \) in Reihe \( Z = R + j \omega \; L \) \( |Z| = \sqrt{R^2 + (\omega \; L)^2} \) \( \theta = \arctan \left(\dfrac{\omega \; L}{R}\right) \)

Impedanz von RL parallel \( R \) und \( L \) parallel \( \dfrac{1}{Z} = \dfrac{1}{R} - j \dfrac{1}{\; \omega \; L} \)
\( |Z| = \dfrac{1}{\sqrt{\dfrac{1}{R^2}+\dfrac{1}{(\omega \; L)^2}} } \) \( \theta = \arctan \left(\dfrac{R}{\omega \; L}\right) \)

Impedanz von RC in Reihe \( R \) und \( C \) in Reihe \( Z = R - j \dfrac{1}{\omega \; C} \) \( |Z| = \sqrt{R^2 + \dfrac{1}{(\omega \; C)^2}} \) \( \theta = \arctan \left(\dfrac{- 1}{R \omega C}\right) \)

Impedanz von RC parallel \( R \) und \( C \) parallel \( \dfrac{1}{Z} = \dfrac{1}{R} + j \; \omega \; C \) \( |Z| = \dfrac{1}{\sqrt{\dfrac{1}{R^2}+(\omega \; C)^2} } \) \( \theta = - \arctan \left( R {\omega \; C}\right) \)

Impedanz von LC in Reihe \( L \) und \( C \) in Reihe \( Z = j \omega L - j \dfrac{1}{\omega \; C} \) \( |Z| = \left| \omega L - \dfrac{1}{\omega \; C} \right| \) \( \theta = \begin{cases} \dfrac{\pi}{2}, & \mbox{wenn } \omega L - \dfrac{1}{\omega\; C } \gt 0 \\ - \dfrac{\pi}{2} , & \mbox{wenn } \omega L - \dfrac{1}{\omega \; C} \lt 0 \\ 0 , & \mbox{wenn } \omega L - \dfrac{1}{\omega \; C} = 0 \end{cases} \)

Impedanz von LC parallel \( L \) und \( C \) parallel \( \dfrac{1}{Z} = j \; \omega \; C - \dfrac{j}{ \; \omega \; L} \) \( |Z| = \dfrac{1}{\left| \omega C - \dfrac{1}{\omega \; L} \right|} \) \( \theta = \begin{cases} -\dfrac{\pi}{2}, & \mbox{wenn } \omega C - \dfrac{1}{\omega\; L} \gt 0 \\ \dfrac{\pi}{2} , & \mbox{wenn } \omega C - \dfrac{1}{\omega \; L} \lt 0 \\ 0, & \mbox{wenn } \omega C - \dfrac{1}{\omega \; L} = 0 \end{cases} \)

Impedanz von RLC in Reihe \( R \), \( L \) und \( C \) in Reihe \( Z = R + j \omega \; L - j \dfrac{1}{\omega \; C}\) \( |Z| = \sqrt{R^2 + \left(\omega \; L- \dfrac{1}{\omega \; C} \right)^2} \) \( \theta = \arctan \left(\dfrac{\omega^2 L C - 1 }{ R \omega C}\right) \)

Impedanz von RLC parallel \( R \), \( L \) und \( C \) parallel \( \dfrac{1}{Z} = \dfrac{1}{R} + j \omega \; C - j \dfrac{1}{ \omega \; L} \) \( |Z| = \dfrac{1} { \sqrt{\dfrac{1}{R^2} + \left(\omega \; C- \dfrac{1}{\omega \; L} \right)^2 }} \) \( \theta = - \arctan \left(\dfrac{R(\omega^2 \; L \; C - 1) }{ \omega \; L}\right) \)

Weitere Referenzen und Links

Berechnung der äquivalenten Impedanz in Wechselstromkreisen
Serien- und Parallelimpedanzberechnungen
Technische Mathematik mit Beispielen und Lösungen