Kas yra varža?

Elektros inžinerijoje varža yra matas, nurodantis, kiek grandinė priešinasi elektros srautui. Visos medžiagos turi tam tikrą elektrinę varžą, dėl kurios dalis energijos prarandama kaip šiluma ir sumažėja srovės srautas. Nuolatinės srovės (DC) atveju varža yra tokia pati kaip varža ir priklauso tik nuo medžiagų, iš kurių pagaminta grandinė. Tačiau kintamajai srovei (AC) varžą gali turėti du papildomi veiksniai: talpa ir induktyvumas. Kartu jie yra žinomi kaip reaktyvumas, kuris yra pasipriešinimo srovės pokyčiui, kuris priklauso nuo jos dažnio ir grandinės komponentų, matas.

Kintamoji srovė nuolat keičia kryptį ir tai daro tam tikru dažniu, kuris matuojamas hercais (Hz) arba ciklais per sekundę. Paprastai elektra tiekiama 50 arba 60 Hz dažniu, tačiau tai gali būti pakeista tam tikroms reikmėms. Dažnis gali būti rodomas kaip banga osciloskope, atsižvelgiant į srovę arba įtampą, o atstumas nuo keteros iki viršūnės reiškia visą ciklą. Reaktyvumo laipsnis grandinėje priklauso nuo kintamosios srovės tiekimo dažnio. Tiksliau tariant, talpinė reaktyvinė varža mažėja didėjant dažniui, o indukcinė – didėja.

Talpinė reakcija
Kondensatorius yra įtaisas, galintis kaupti elektros krūvį, o vėliau jį atleisti. Paprastai jis susideda iš nelaidžios medžiagos arba izoliatoriaus, įterpto tarp dviejų metalinių plokščių. Kaip grandinės dalis, jis leidžia izoliatoriuje kauptis krūviui ir efektyviai kaupia energiją elektriniame lauke. Didėjant įkrovimui, srovė mažėja. Po tam tikro laiko kondensatorius nebegalės sugerti jokio krūvio, o srovė nukris iki nulio, tada išsikraus, sukeldamas elektronų srautą priešinga kryptimi.

Tačiau jei kintamosios srovės dažnis yra aukštas, srovės kryptis pasikeis per trumpesnį laiką nei kondensatorius „prisipildo“. Kadangi srovė ciklo pradžioje yra didžiausia, kondensatorius beveik nepaveiks aukšto dažnio kintamosios srovės tiekimo. Priešingai, jei dažnis yra žemas, kondensatoriuje susikaups šiek tiek įkrovos, todėl prieš kitą ciklą sumažės srovė. Kondensatoriai naudojami daugelyje populiarių įrenginių ir įtaisų, todėl talpinė varža paprastai yra svarbus impedanso veiksnys.

Indukcinė reakcija
Induktyvumas yra kintančios srovės, tekančios per laidą, tendencija sukelti priešingą srovę šalia esančiame laidininke. Taip atsitinka todėl, kad kintanti elektros srovė sukuria kintantį magnetinį lauką, kuris savo ruožtu priverčia elektronus tekėti bet kurioje jo diapazone esančioje laidžioje medžiagoje. Kai viela suvyniojama į ritę, ji sudaro induktorių ir savaime sukels priešingą elektronų srautą arba elektrovaros jėgą (EMF). Sukeltos EML įtampa didėja keičiantis maitinimo įtampai, todėl padidinus kintamosios srovės dažnį, padidės indukcinė reaktyvinė varža. Kaip ir kondensatoriai, induktoriai yra dažniausiai naudojami komponentai.

Kondensatorių ir induktorių derinys
Kai grandinėje yra abu įrenginiai, efektai priklauso ne tik nuo kintamosios srovės dažnio, bet ir nuo to, kaip jie prijungti. Jei kondensatorius ir induktorius yra sujungti nuosekliai, srovė iš pradžių didėja dažniu ir pasiekia maksimumą tam tikrame taške, vadinamame rezonanso dažniu, o vėliau krenta. Jei jie yra sujungti lygiagrečiai, srovė krenta didėjančiu dažniu, kol pasiekiamas taškas, kuriame niekas neteka. Po šio taško srautas vėl pakyla.
Matavimai ir vienetai
Kaip ir varža, reaktyvumas ir varža matuojami omais. Lygtyse varža paprastai vaizduojama simboliu Z, o reaktyvumas – X. Talpinė ir indukcinė reaktyvinė varža atitinkamai pavaizduota XC ir XL. Panašiai kaip Omo dėsnis varžai, bendra varža gali būti išreikšta kaip Z=V/I, kur Z pateikiamas omais; V yra įtampa, nurodyta voltais; ir aš yra srovė, nurodyta amperais.