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Bei sinusförmiger Wechselspannung ist der Betrag der Serienimpedanz die quadratische Summe von Widerstand und Netto-Reaktanz.
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Formel
Z, R, XL, XC in Ω; ω in rad/s; L in H; C in F
| Symbol | Bedeutung | Einheit |
|---|---|---|
| Betrag der komplexen Serienimpedanz | Ω | |
| Ohmscher Widerstand | Ω | |
| Kreisfrequenz 2πf | rad/s | |
| Induktivität | H | |
| Kapazität | F |
Z=\sqrt{R^2+(\omega L-1/(\omega C))^2}Für ideale in Reihe geschaltete R, L und C ist Z komplex gleich R+j(ωL−1/ωC); die angegebene Gleichung ist ihr Betrag. Sie gilt im sinusförmigen eingeschwungenen Zustand mit linearen Bauteilen. Bei Resonanz heben sich XL und XC auf und Z=R. Bauteilverluste und parasitäre Effekte können das reale Frequenzverhalten verändern.
Für ideale in Reihe geschaltete R, L und C ist Z komplex gleich R+j(ωL−1/ωC); die angegebene Gleichung ist ihr Betrag. Sie gilt im sinusförmigen eingeschwungenen Zustand mit linearen Bauteilen. Bei Resonanz heben sich XL und XC auf und Z=R. Bauteilverluste und parasitäre Effekte können das reale Frequenzverhalten verändern.
Bei sinusförmiger Wechselspannung ist der Betrag der Serienimpedanz die quadratische Summe von Widerstand und Netto-Reaktanz.
Grundgleichung für die Zielgröße
Bei Umstellungen Vorzeichen, Randbedingungen und Einheiten beibehalten.
Berechne das Zahlenbeispiel zu „Impedanz einer RLC-Serienschaltung“ und prüfe Einheit sowie Größenordnung.
Bei R=30 Ω, f=50 Hz, L=0,10 H und C=100 μF ist XL≈31,4 Ω, XC≈31,8 Ω; Z≈30,0 Ω.
Eine verwandte Größe mit gleicher Symbolschreibweise einsetzen.
Nutze Variablendefinitionen und prüfe: Z, R, XL, XC in Ω; ω in rad/s; L in H; C in F.
Formelcluster
Bei sinusförmiger Wechselspannung ist der Betrag der Serienimpedanz die quadratische Summe von Widerstand und Netto-Reaktanz.
Bei R=30 Ω, f=50 Hz, L=0,10 H und C=100 μF ist XL≈31,4 Ω, XC≈31,8 Ω; Z≈30,0 Ω.
Wechselstrom, Phasenlage und Frequenzantwort von Serien-RLC-Netzen berechnen.
Eine typische Aufgabe Schritt für Schritt: Impedanz einer RLC-Serienschaltung (Z = √[R² + (ωL − 1/(ωC))²]).
Aufgabe
Berechne das Zahlenbeispiel zu „Impedanz einer RLC-Serienschaltung“ und prüfe Einheit sowie Größenordnung.
Rechenweg
Bei R=30 Ω, f=50 Hz, L=0,10 H und C=100 μF ist XL≈31,4 Ω, XC≈31,8 Ω; Z≈30,0 Ω.
Die induktive Reaktanz ist XL=ωL, die kapazitive XC=1/(ωC). Beide haben Ohm als Einheit, obwohl sie Energie zeitweise speichern statt sie wie ein Widerstand dauerhaft zu dissipieren. Setze ω in rad/s ein und prüfe besonders die Einheiten von Millihenry und Mikrofarad. The equation gives impedance magnitude only in sinusoidal steady state for ideal series components. Reactances depend on angular frequency ω=2πf. To find phase, keep the complex form R+j(XL−XC); magnitude alone loses whether the circuit is net inductive or capacitive. Kontrolliere abschließend Einheiten, Gültigkeitsbereich, Messbedingungen und verwendete Bezugsgrößen mit der konkreten Aufgabe vor jeder Anwendung.
Bei Resonanz gilt ωL=1/(ωC), sodass sich die induktive und kapazitive Reaktanz im Serienkreis aufheben. Dann ist der Impedanzbetrag Z=R und Strom sowie Quellspannung sind idealerweise in Phase. Die Resonanzfrequenz ist ω0=1/√(LC). Verluste und parasitäre Bauteile können reale Resonanz verschieben oder verbreitern. The equation gives impedance magnitude only in sinusoidal steady state for ideal series components. Reactances depend on angular frequency ω=2πf. To find phase, keep the complex form R+j(XL−XC); magnitude alone loses whether the circuit is net inductive or capacitive. Kontrolliere abschließend Einheiten, Gültigkeitsbereich, Messbedingungen und verwendete Bezugsgrößen mit der konkreten Aufgabe vor jeder Anwendung.
Nein. Der Betrag Z beschreibt nur die Größe des Spannungs-Strom-Verhältnisses. Die Phase folgt aus φ=arctan[(XL−XC)/R] mit korrekter Quadrantenwahl. Ein positives Netto-X bedeutet induktives Verhalten, ein negatives kapazitives. Bewahre für Vorzeichen- und Phasenanalyse deshalb die komplexe Impedanz auf. The equation gives impedance magnitude only in sinusoidal steady state for ideal series components. Reactances depend on angular frequency ω=2πf. To find phase, keep the complex form R+j(XL−XC); magnitude alone loses whether the circuit is net inductive or capacitive. Kontrolliere abschließend Einheiten, Gültigkeitsbereich, Messbedingungen und verwendete Bezugsgrößen mit der konkreten Aufgabe vor jeder Anwendung.
Schreibe zuerst neben jeden Zahlenwert die Größe und Einheit aus der Variablenliste: Z, R, XL, XC in Ω; ω in rad/s; L in H; C in F. Setze erst ein, wenn die Werte in einem konsistenten Einheitensystem vorliegen, und notiere Vorzeichen oder Bezugsrichtung ausdrücklich. Das Beispiel Bei R=30 Ω, f=50 Hz, L=0,10 H und C=100 μF ist XL≈31,4 Ω, XC≈31,8 Ω; Z≈30,0 Ω. bietet eine Rechenprobe: Endgröße, Einheit und Größenordnung müssen zur beschriebenen Situation passen. Runde erst nach den Zwischenrechnungen, damit kleine Beiträge nicht vorzeitig verschwinden. The equation gives impedance magnitude only in sinusoidal steady state for ideal series components. Reactances depend on angular frequency ω=2πf. To find phase, keep the complex form R+j(XL−XC); magnitude alone loses whether the circuit is net inductive or capacitive. Kontrolliere abschließend Einheiten, Gültigkeitsbereich, Messbedingungen und verwendete Bezugsgrößen mit der konkreten Aufgabe vor jeder Anwendung.
Der Hintergrund nennt als Ausgangspunkt: Für ideale in Reihe geschaltete R, L und C ist Z komplex gleich R+j(ωL−1/ωC); die angegebene Gleichung ist. Das begrenzt, wann das Ergebnis als Fachmodell gelten darf. Vergleiche deshalb die Randbedingungen der Aufgabe mit dieser Voraussetzung, bevor du Zahlen einsetzt; reale Bauteile, Stoffwerte oder Belastungen können zusätzliche Effekte einbringen. OpenStax, University Physics Volume 2, §14.6 “RLC Series Circuits”. belegt die verwendete Beziehung, ersetzt aber nicht die Prüfung, ob deine konkrete Situation innerhalb des Modells liegt. The equation gives impedance magnitude only in sinusoidal steady state for ideal series components. Reactances depend on angular frequency ω=2πf. To find phase, keep the complex form R+j(XL−XC); magnitude alone loses whether the circuit is net inductive or capacitive. Kontrolliere abschließend Einheiten, Gültigkeitsbereich, Messbedingungen und verwendete Bezugsgrößen mit der konkreten Aufgabe vor jeder Anwendung.
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Wie stellst du Z = √[R² + (ωL − 1/(ωC))²] nach Grundgleichung für die Zielgröße um?
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Welcher typische Fehler passiert bei Z = √[R² + (ωL − 1/(ωC))²]?
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