Для определения полного сопротивления (или импеданса) цепи переменного тока, которая содержит активное сопротивление, индуктивное сопротивление и емкостное сопротивление, необходимо использовать комплексное представление сопротивлений.
Активное сопротивление (R): Это обычное сопротивление, которое не зависит от частоты и всегда имеет действительную часть. В данном случае ( R = 4 \, \text{Ом} ).
Индуктивное сопротивление (X_L): Это реактивное сопротивление, обусловленное индуктивностью. Оно зависит от частоты и выражается как мнимая величина. В данном случае ( X_L = 8 \, \text{Ом} ).
Емкостное сопротивление (X_C): Это также реактивное сопротивление, но обусловлено емкостью. Оно также зависит от частоты и выражается как мнимая величина, но с противоположным знаком по сравнению с индуктивным сопротивлением. В данном случае ( X_C = 5 \, \text{Ом} ).
Полное сопротивление (импеданс) ( Z ) цепи определяется как:
[
Z = R + j(X_L - X_C)
]
где ( j ) — мнимая единица (в электротехнике обычно используется ( j ) вместо ( i ), чтобы избежать путаницы с током).
Подставляя значения, получим:
[
Z = 4 + j(8 - 5) = 4 + j3
]
Теперь, чтобы найти модуль импеданса ( |Z| ), используем формулу для нахождения модуля комплексного числа:
[
|Z| = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}
]
Подставляем значения:
[
|Z| = \sqrt{4^2 + 3^2} = \sqrt{16 + 9} = \sqrt{25} = 5 \, \text{Ом}
]
Таким образом, полное сопротивление цепи переменного тока составляет 5 Ом.