Termín impedance se běžně používá, pokud někdo připojí reproduktor ( zesilovač ) k audio systému je to obvykle několik ohmů, pravidelně vytištěných vedle mnoha vstupů nebo do výstupní zásuvky. I když je vlastnost impedance méně známa, slovo impedance se v mnoha technických oborech používá k označení jako odpůrce provedené práce. Tento článek se týká zejména elektrické impedance, která popisuje kombinovaný účinek odporu (R), indukční reaktance (XL) a kapacitní reaktance (XC) v obvodu střídavého proudu, ať už se vyskytuje v jedné složce nebo v celé obvod.

Co je elektrická impedance?

Elektrická impedance (zkráceně také známá jako „impedance“) je doplněním definice odporu vůči střídavému proudu (AC). To znamená, že impedance zahrnuje jak odpor (opozice elektrického proudu, který způsobuje teplo), tak reaktanci (opatření takového opozičního proudu se střídá) - podrobně opozice sousedící s elektrickými proudy. V stejnosměrný proud (DC), elektrická impedance je stejná jako odpor, kromě toho, že v obvodech střídavého proudu neplatí.

Elektrická impedance

Impedance může být také odlišná od odporu, když stejnosměrný obvod mění tok tak či onak - podobně jako otevření a zavření elektrického spínače , jak je pozorováno v počítačích, když otevírají a zavírají přepínače, aby reprezentovaly jedničky a nuly (binární jazyk). Opakem impedance je přijetí, což je míra přídavku proudu. Na obrázku vlevo je komplexní impedanční rovina, ve které je impedance reprezentována Z, odpor je zobrazen jako R a reaktance je zobrazena s X.

Elektrická impedanční tomografie (EIT)

Základní princip elektrické impedanční tomografie (EIT) se podobá elektrické odporové tomografii (ERT), takže je prováděno několik měření na periferii procesní nádoby nebo trubice, která jsou kombinována za účelem získání informací o elektrických vlastnostech procesního objemu.

Elektroimpedanční tomografie

Elektrická impedanční tomografie (EIT) je neinvazivní lékařská zobrazovací metoda, při které je údaj o vodivosti nebo permitivitě části těla náhodný z měření povrchových elektrod. Elektrická vodivost závisí na obsahu volných iontů a významně se liší mezi různými biologickými tkáněmi (absolutní EIT) nebo odlišnými praktickými stavy jedné a dalších podobných tkání nebo orgánů (relativní nebo funkční EIT). Většina systémů EIT aplikuje malé nepravidelné proudy na jedné frekvenci, některé systémy EIT však používají různé frekvence k lepšímu rozlišení mezi obvyklou a suspektní abnormální tkání ve stejném orgánu (multifrekvenční EIT nebo elektrická impedanční spektroskopie).

Komplexní impedance

Rezistor s hodnotou R má impedanci R ohmů, reálné číslo. Ideální induktor má komplexní impedanci

Z = j2πfL

Kde „f“ je frekvence v Hertzech a L je indukčnost v Henries. Je to imaginární, protože ideální induktor může jednoduše ukládat a uvolňovat elektrickou energii. Nemůže ji rozptýlit jako teplo jako odpor. Podobně má ideální kondenzátor komplexní impedanci

Z = -j / 2πfc

Kde „C“ je kapacita ve faradech.

Použití komplexní impedance

Chování impedance střídavého obvodu s různými součástmi se rychle stává neovladatelným, pokud jsou k zobrazení napětí a proudu použity sinusy a kosiny. Matematické sestavení, které usnadňuje použití složitých exponenciálních funkcí. Nezbytné části strategie jsou následující

Matematický vztah podtrhující techniku

ejωt = cosωt + sinωt

Skutečnou část komplexní exponenciální funkce lze použít k reprezentaci střídavého napětí nebo proudu.

V = Vm COSωt

I = Im COS (ωt-φ)

Impedance pak může být vyjádřena jako komplexní exponenciál

Z = Vm / Im e-jŘ = R + jX

Impedanci jednotlivých prvků obvodu lze poté vyjádřit jako čistá reálná nebo imaginární čísla.

R –j / ωc jωL

Komplexní impedance pro RL a RC

Použití komplexní impedance je významnou technikou pro zacházení s vícesložkovými střídavými obvody. Pokud se použije komplexní rovina s odporem podél skutečné osy, pak se reaktance kondenzátoru a induktoru považují za imaginární čísla. U sériových kombinací komponent, jako jsou kombinace RL a RC, se hodnoty komponent přidají, jako by šlo o komponenty vektoru. Nyní je zobrazena karteziánská forma komplexní impedance. Mohou být také psány v polární formě. Impedance v kombinačních obvodech, jako je RLC paralelní obvod .

Komplexní impedance pro RL a RC

Odpor a reaktance

Odpor je v zásadě tření proti pohybu elektronů. Je tam do určité míry ve všech vodičích (kromě supravodičů!), Zejména v rezistorech. Když střídavý proud prochází odporem, vytvoří se pokles napětí, který je ve fázi s proudem. Odpor je matematicky symbolizován písmenem „R“ a měří se v jednotkách ohmů (Ω).

Obvod odporu a reaktance

Reaktance je v podstatě neaktivní proti pohybu elektronů. Je přítomen kdekoli, kde jsou elektrická nebo magnetická pole vyvíjena v poměru k aplikovanému napětí nebo proudu, odpovídajícím způsobem, ale zejména v kondenzátorech a induktorech. Když střídavý proud prochází čistou reaktancí, vytvoří se pokles napětí - který je 90 ° mimo fázi s proudem. Reaktance je matematicky symbolizována písmenem „X“ a měří se v jednotkách ohmů (Ω).

Aplikace impedance

Impedance i odpor mají uplatnění, ať už to považujete nebo ne, obě existují ve vašem domě. Elektřina vašeho domu je řízena panelem, který má v sobě pojistky. Když procházíte elektrickým proudem, jsou zde pojistky, které přerušují napájení, aby se zranění minimalizovalo. Vaše pojistky jsou podobné velmi odolným rezistorům, které jsou schopné zasáhnout úder. Bez nich by se elektrický systém vašeho domu smažil a vy byste ho museli vymyslet od nuly

Tento problém lze vyřešit díky impedanci a odporu. Další situace, ve které má impedance význam, je v kondenzátorech. V kondenzátorech se impedance používá ke správě toku elektřiny v desce s obvody. Bez řízení kondenzátorů a přizpůsobivého elektrického toku bude vaše elektronika, která používá střídavé proudy, buď smažena, nebo zběsile. Protože střídavý proud dodává elektřinu s kolísavým pulzem, musí existovat brána, která zadržuje veškerou elektřinu a umožňuje její plynulý chod, aby elektrický obvod není přetížený nebo nedostatečně nabitý.

“různé typy střídavých motorů ”

V tomto článku pojednáváme o teorii elektrických obvodů a koncepcích EIT (elektrická impedanční tomografie) a jejich pracovních principech, komplexní impedanci, využití komplexní impedance, komplexní impedanci pro koncepty obvodů RL a RC a reaktanci a odpor. Konečně aplikace elektrické impedance. Dále v případě jakýchkoli dotazů týkajících se tohoto konceptu nebo elektrické a elektronické projekty , uveďte své cenné návrhy komentářem v sekci komentářů níže. Zde je otázka pro vás, jaké jsou aplikace elektrické impedance ?

Fotografické kredity: