Sähkötekniikassa impedanssi on mitta siitä, missä määrin piiri vastustaa sähkön virtausta. Kaikilla materiaaleilla on jonkin verran sähköistä vastusta, mikä aiheuttaa jonkin verran energian menettämistä lämmönä ja vähentää virran virtausta. Tasavirran (DC) tapauksessa impedanssi on sama kuin vastus ja riippuu yksinomaan materiaaleista, joista piiri on tehty. Vaihtovirralla (AC) impedanssiin voivat kuitenkin vaikuttaa kaksi muuta tekijää: kapasitanssi ja induktanssi. Yhdessä nämä tunnetaan reaktanssina, joka on mitta vastustamaan virran muutosta, joka riippuu sen taajuudesta ja piirin komponenteista.
Vaihtovirta muuttaa suuntaa jatkuvasti ja tekee sen tietyllä taajuudella, joka mitataan hertseinä (Hz) tai sykleinä sekunnissa. Yleensä sähköä syötetään 50 tai 60 Hz: llä, mutta tätä voidaan muuttaa tietyissä sovelluksissa. Taajuus voidaan näyttää oskilloskoopin aallona virran tai jännitteen suhteen, ja etäisyys harjanteesta harjaan edustaa koko sykliä. Piirin reaktanssiaste riippuu vaihtovirran syötön taajuudesta. Tarkemmin sanottuna kapasitiivinen reaktanssi pienenee taajuuden kasvaessa, kun taas induktiivinen reaktanssi kasvaa.
Kapasitiivinen reaktanssi
Kondensaattori on laite, joka voi tallentaa sähkövarauksen ja vapauttaa sen myöhemmin. Se koostuu yleensä johtamattomasta materiaalista tai eristimestä, joka on kerätty kahden metallilevyn väliin. Osana piiriä se mahdollistaa varauksen kertymisen eristimeen ja varastoi tehokkaasti energiaa sähkökenttään. Latauksen kasvaessa virta pienenee. Tietyn ajan kuluttua kondensaattori ei kykene absorboimaan enää varausta ja virta laskee nollaan, jolloin se purkautuu ja tuottaa elektronien virtauksen vastakkaiseen suuntaan.
Jos AC -taajuus on kuitenkin korkea, virta muuttaa suuntaa lyhyemmässä ajassa kuin kondensaattori kestää “täyttyä”. Koska virta on suurimmillaan syklin alussa, kondensaattori ei käytännössä vaikuta suurtaajuiseen vaihtovirtaan. Sitä vastoin, jos taajuus on alhainen, tämä antaa jonkin aikaa varausta kerääntyä kondensaattoriin, mikä aiheuttaa virran vähenemistä ennen seuraavaa sykliä. Kondensaattoreita käytetään monissa suosituissa laitteissa ja laitteissa, joten kapasitiivinen reaktanssi on yleensä tärkeä impedanssin tekijä.
Induktiivinen reaktio
Induktanssi on taipumus, että langan läpi kulkeva muuttuva virta indusoi vastakkaisen virran läheisessä johtimessa. Tämä tapahtuu, koska muuttuva sähkövirta tuottaa muuttuvan magneettikentän, mikä puolestaan saa elektronit virtaamaan missä tahansa johtavassa materiaalissa sen alueella. Kun lanka kääritään kelaan, se muodostaa induktorin ja aiheuttaa vastakkaisen elektronivirran tai sähkömoottorivoiman (EMF) itsessään. Indusoidun EMF: n jännite kasvaa syöttöjännitteen muutosnopeuden myötä, joten AC -taajuuden lisääminen lisää induktiivista reaktanssia. Kuten kondensaattorit, induktorit ovat yleisesti käytettyjä komponentteja.
Kondensaattorit ja induktorit yhdessä
Kun molemmat laitteet ovat läsnä piirissä, vaikutukset riippuvat paitsi AC -taajuudesta myös siitä, miten ne on kytketty. Jos kondensaattori ja induktori on kytketty sarjaan, virta nousee aluksi taajuudella ja saavuttaa maksimin tietyssä kohdassa, joka tunnetaan resonanssitaajuutena, ja laskee sen jälkeen. Jos ne on kytketty rinnakkain, virta putoaa nousevalla taajuudella, kunnes saavutetaan piste, jossa mikään ei virtaa. Tämän jälkeen virtaus nousee jälleen.
Mittaus ja yksiköt
Kuten resistanssi, reaktanssi ja impedanssi mitataan ohmeina. Yhtälöissä impedanssi on normaalisti symboli Z ja reaktanssi X. Kapasitiivista ja induktiivista reaktanssia edustavat XC ja XL. Samoin kuin Ohmin lakia vastus, yleinen impedanssi voidaan ilmaista Z = V/I, jossa Z on annettu ohmeina; V on jännite voltteina; ja minä olen nykyinen, vahvistimina.