Impedancja
Impedancja elektryczna jest to wielkość oporu, jaki obwód przedstawia wobec zmiany prądu lub napięcia.
Dwa główne sposoby na napisanie impedancji to: (patrz drugi rysunek, "złożona płaszczyzna impedancji")
- z rezystancją "R" (część rzeczywista) i reaktancją "X" (część urojona), dla przykładu Z = 1 + 1 j {\i1+1j}
- z wielkością i fazą (rozmiar Z {\i1} {\i1} {\i1}w lewostronnym odwróceniu Z {\i1}
{\i1}i pod kątem ∠ {\i1} {\i1}w lewostronnym odwróceniu Z {\i1} {\i1}i pod kątem {\i1} 
), na przykład Z = 1.4 ∠ 45 ∘ {\i1.4 \i1}kąt 45^{\i0}. 
(1,4 om przy 45 stopniach)
Impedancja i opór są dość podobne:
W przypadku oporu, rezystor opiera się każdemu prądowi przechodzącemu przez niego. Im wyższa jest rezystancja, tym wyższe jest napięcie potrzebne do osiągnięcia danego prądu. Wzór jest następujący:
V = R ∗ I {\i1} 
, gdzie V jest napięciem, R jest rezystancją, a I jest prądem.
W przypadku impedancji, wzbudnik rezygnuje ze zmian natężenia prądu, a kondensator ze zmian napięcia.
Kluczową różnicą pomiędzy opornością i impedancją jest słowo "zmiana", szybkość zmiany wpływa na impedancję. Zwykle "zmiana" wyrażana jest jako częstotliwość, ilość razy na sekundę kierunek zmiany prądu lub napięcia. Wzory są następujące:
Dla induktora: Z = j 2 π f L {\i1}Wyświetlacz Z=j2 fL\i0},} 
Do kondensatora: Z = 1 j 2 π f C {\i1} {\i1}{\i1}{\i1}{\i1}{\i1} 
Gdzie Z jest symbolem impedancji, j jest wyimaginowaną liczbą - 1 {\i1} 
Pi 
jest stałą pi, f jest częstotliwością, L jest induktancją, a C jest pojemnością. Jednostki oporu i impedancji są takie same, ohm z symbolem Omega. 
(capital omega).
Jak wynika z powyższych wzorów, impedancja zmienia się w zależności od częstotliwości, na przykład, przy zerowym hercie lub DC, impedancja induktora jest zerowa, taka sama jak w przypadku zwarcia, a impedancja kondensatora jest nieskończona, taka sama jak w przypadku obwodu otwartego. Większość sygnałów jest sumą wielu sinusoidalnych fal o różnych częstotliwościach (patrz transformata Fouriera, aby uzyskać więcej szczegółów), a każdy z nich doświadcza innej impedancji.
Podobnie jak oporność, im wyższa impedancja, tym wyższe napięcie potrzebne do osiągnięcia danego prądu. Wzór jest następujący:
V = Z ∗ I {\i1} 
, gdzie V jest napięciem, Z jest impedancją, a I prądem.
Na poziomie fizycznym, upraszczając wiele rzeczy:
- oporność jest spowodowana zderzeniami elektronów z atomami znajdującymi się wewnątrz rezystorów.
- Impedancja w kondensatorze jest spowodowana powstaniem pola elektrycznego.
- Impedancja w induktorze jest spowodowana wytworzeniem pola magnetycznego.
Jedną z ważnych różnic między opornością i impedancją jest to, że rezystor rozprasza energię, robi się gorąco, ale cewka i kondensator przechowują energię i mogą zwrócić tę energię do źródła, gdy zejdzie w dół.
Jeśli impedancja źródła, kabla i obciążenia nie są równe, wtedy ułamek sygnału jest odbijany z powrotem do źródła, marnując moc i tworząc zakłócenia. Współczynnik odbicia można obliczyć za pomocą:
Γ = Z L - Z S Z L + Z S {\i1}displaystyle \i0}Gamma ={Z_{L}-Z_{S} \i1} 
gdzie Γ {\i1}displaystyle \i0}Gamma \i0} 
(kapitał gamma) jest współczynnikiem odbicia, Z S {\i1}jest
impedancją źródła, Z L
{\i1}jest impedancją obciążenia.
Każdy ośrodek, który może mieć falę ma impedancję falową, nawet pusta przestrzeń (światło jest falą elektromagnetyczną i może podróżować w przestrzeni) ma impedancję około 377 Ω {\i1}. .
Graficzne przedstawienie złożonej płaszczyzny impedancji
Zasilanie prądem zmiennym o napięciu V. 
przez impedancję Z, w stylu skryptowym Z. 
...prowadząc aktualny styl I
...
Sygnał jest częściowo odbijany z powrotem tam, gdzie zmienia się impedancja.
Faza
W poprzek rezystora, zarówno napięcie i prąd idą w górę iw dół w tym samym czasie, mówi się, że są w fazie, ale z impedancją jest inna, napięcie jest przesuwane o 1/4 długości fali za prądem w kondensatorze, a do przodu w induktorze.
Długość fali 1/4 jest zazwyczaj przedstawiana za pomocą wyimaginowanej liczby "j", która jest również równoważna przesunięciu o 90 stopni.
Zastosowanie wyimaginowanej liczby "j" znacznie upraszcza matematykę, pozwala na obliczenie całkowitej impedancji w taki sam sposób, jak w przypadku rezystorów, np. rezystor plus impedancja w szeregu to R+Z, a równolegle to (R*Z)/(R+Z).
W poprzek kondensatora (na górze), napięcie (czerwone) zmienia się po prądzie (niebieskie), w poprzek cewki (na dole) jest przed. Różnica faz pomiędzy napięciem a prądem wynosi 1/4 długości fali.
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest impedancja elektryczna?
O: Impedancja elektryczna to opór, jaki stawia obwód wobec zmian prądu lub napięcia.
P: Jak można zapisać impedancję elektryczną?
O: Impedancję elektryczną można zapisać za pomocą oporu "R" (część rzeczywista) i reaktancji "X" (część urojona), a także za pomocą wielkości, fazy, rozmiaru i kąta.
P: Jaka jest różnica między oporem a impedancją?
O: Kluczową różnicą pomiędzy oporem a impedancją jest słowo "zmiana"; innymi słowy, szybkość zmiany wpływa na impedancję. Opór stawia opór przepływającemu przez niego prądowi, podczas gdy induktor stawia opór zmianom prądu, a kondensator stawia opór zmianom napięcia.
P: Jakie są niektóre wzory związane z oporem i impedancją?
O: Dla rezystancji, V=R*I, gdzie V to napięcie, R to rezystancja, a I to prąd; dla induktorów Z=j2πfL; dla kondensatorów Z=1/j2πfC; gdzie Z reprezentuje impedancję, j reprezentuje liczbę urojoną -1 , π reprezentuje stałą pi, f reprezentuje częstotliwość, L reprezentuje indukcyjność, C reprezentuje pojemność.
P: Jakie są niektóre fizyczne wyjaśnienia dla oporu i impedancji?
O: Opór jest spowodowany zderzeniem elektronów z atomami wewnątrz rezystorów, podczas gdy impedancja induktora pochodzi od wytworzenia pola elektrycznego, a kondensatora od wytworzenia pola magnetycznego. Ponadto rezystory rozpraszają energię, podczas gdy cewki indukcyjne i kondensatory magazynują energię, którą można następnie zwrócić do źródła, gdy się zepsuje.
P: Jak obliczyć współczynnik odbicia?
O: Współczynnik odbicia można obliczyć za pomocą wzoru Γ=(ZL-ZS)/(ZL+ZS), gdzie Γ (wielka gamma) oznacza współczynnik odbicia; ZS oznacza impedancję źródła; ZL oznacza impedancję obciążenia.
