Termin impedancja jest powszechnie używany, jeśli ktoś podłączy głośnik ( wzmacniacz ) w systemie audio jest to zwykle liczba omów, regularnie drukowana obok wielu wejść lub do gniazda wyjściowego. Chociaż właściwość impedancji jest mniej zrozumiała, słowo impedancja jest używane w wielu dyscyplinach inżynieryjnych w odniesieniu do przeciwnika wykonanej pracy. W każdym razie ten artykuł odnosi się w szczególności do impedancji elektrycznej, która opisuje połączony efekt rezystancji (R), reaktancji indukcyjnej (XL) i reaktancji pojemnościowej (XC) w obwodzie prądu przemiennego, niezależnie od tego, czy występuje w pojedynczym elemencie, czy w całym obwód.

Co to jest impedancja elektryczna?

Impedancja elektryczna (zwana również w skrócie „impedancją”) jest uzupełnieniem definicji rezystancji dla prądu przemiennego (AC). Oznacza to, że impedancja obejmuje zarówno rezystancję (opór prądu elektrycznego, który wytwarza ciepło), jak i reaktancję (miara takiego prądu przeciwstawnego zmienia się) - a dokładniej opór sąsiadujący z prądami elektrycznymi. w prąd stały (DC), impedancja elektryczna jest taka sama jak rezystancja, z wyjątkiem tego, że nie jest prawdziwa w obwodach prądu przemiennego.

Impedancja elektryczna

Impedancja może również różnić się od rezystancji, gdy obwód prądu stałego zmienia przepływ w taki lub inny sposób - podobnie jak otwieranie i zamykanie przełącznika elektrycznego , jak można zaobserwować w komputerach, kiedy otwierają i zamykają przełączniki reprezentujące jedynki i zera (język binarny). Przeciwieństwem impedancji jest admitancja, która jest miarą naddatku prądu. Cyfra po lewej to złożona płaszczyzna impedancji, w której impedancja jest reprezentowana przez Z, opór jest przedstawiany jako R, a reaktancja jest oznaczana przez X.

Tomografia impedancji elektrycznej (EIT)

Podstawowa zasada tomografii impedancyjnej (EIT) jest podobna do tomografii oporności elektrycznej (ERT), polegającej na wykonywaniu i łączeniu kilku pomiarów na obwodzie naczynia procesowego lub rury w celu uzyskania informacji o właściwościach elektrycznych objętości procesu.

Tomografia impedancji elektrycznej

Elektryczna tomografia impedancyjna (EIT) to nieinwazyjna metoda obrazowania medycznego, w której wartość przewodnictwa lub przenikalności części ciała jest przypadkowa z pomiarów elektrod powierzchniowych. Przewodnictwo elektryczne zależy od zawartości wolnych jonów i różni się znacznie między różnymi tkankami biologicznymi (absolutny EIT) lub odmiennymi stanami praktycznymi jednej i innych podobnych tkanek lub narządów (względny lub funkcjonalny EIT). Większość systemów EIT stosuje niewielkie nieregularne prądy przy jednej częstotliwości, jednak niektóre systemy EIT wykorzystują różne częstotliwości, aby lepiej rozróżnić zwykłą i podejrzewaną nieprawidłową tkankę w tym samym narządzie (spektroskopia wieloczęstotliwościowa-EIT lub spektroskopia impedancji elektrycznej).

Złożona impedancja

Rezystor o wartości R ma impedancję R omów, czyli liczbę rzeczywistą. Idealny induktor ma złożoną impedancję

Z=j2πfL

Gdzie „f” to częstotliwość w hercach, a L to indukcyjność w Henries. Jest to wymyślone, ponieważ idealny induktor może po prostu przechowywać i uwalniać energię elektryczną. Nie może rozproszyć go w postaci ciepła, jak rezystor. Podobnie, idealny kondensator ma złożoną impedancję wynoszącą

Z = -j / 2πfc

Gdzie „C” to pojemność w faradach.

Zastosowanie złożonej impedancji

Zachowanie impedancji obwodu prądu przemiennego z różnymi komponentami szybko staje się niemożliwe do opanowania, jeśli sinus i cosinus są używane do przedstawiania napięć i prądu. Matematyczna konstrukcja, która upraszcza stosowanie złożonych funkcji wykładniczych. Niezbędne części strategii są następujące

Relacja matematyczna leżąca u podstaw techniki

ejωt = cosωt + sinωt

Rzeczywista część złożonej funkcji wykładniczej może być używana do reprezentowania napięcia lub prądu przemiennego.

V = Vm COSωt

I = Im COS (ωt-φ)

Impedancję można następnie wyrazić jako złożoną wykładniczą

Z = Vm/ Im e-jØ = R+jX

Impedancję poszczególnych elementów obwodu można następnie wyrazić jako czyste liczby rzeczywiste lub urojone.

R –j / ωc jωL

Złożona impedancja dla RL i RC

Stosowanie złożonej impedancji jest istotną techniką obsługi wieloskładnikowych obwodów prądu przemiennego. Jeśli zastosowano płaszczyznę zespoloną z oporem wzdłuż osi rzeczywistej, to reaktancja kondensatora i cewki indukcyjnej jest traktowana jako liczby urojone. W przypadku szeregowych kombinacji komponentów, takich jak kombinacje RL i RC, wartości komponentów są dodawane tak, jakby były komponentami wektora. Pokazana jest teraz kartezjańska postać złożonej impedancji. Mogą być również zapisane w formie polarnej. Impedancje w obwodach kombinowanych, takich jak Obwód równoległy RLC .

Złożona impedancja dla RL i RC

Odporność i reakcja

Opór jest zasadniczo tarciem przeciwko ruchowi elektronów. W pewnym stopniu występuje we wszystkich przewodnikach (z wyjątkiem nadprzewodników!), A zwłaszcza w rezystorach. Kiedy prąd przemienny przechodzi przez rezystancję, powstaje spadek napięcia, który jest w fazie z prądem. Opór jest matematycznie oznaczony literą „R” i jest mierzony w omach (Ω).

Obwód rezystancji i reakcji

Reaktancja jest zasadniczo nieaktywna wobec ruchu elektronów. Występuje wszędzie tam, gdzie pola elektryczne lub magnetyczne rozwijają się proporcjonalnie do przyłożonego napięcia lub prądu, odpowiednio, ale przede wszystkim w kondensatorach i cewkach. Gdy prąd przemienny przechodzi przez czystą reaktancję, powstaje spadek napięcia - który jest przesunięty o 90 ° w fazie z prądem. Reaktancja jest matematycznie oznaczona literą „X” i jest mierzona w omach (Ω).

Zastosowania impedancji

Impedancja i rezystancja mają zastosowanie, niezależnie od tego, czy o tym myślisz, czy nie, oba istnieją w Twoim domu. Energia elektryczna w Twoim domu jest kontrolowana przez panel z bezpiecznikami. Kiedy przechodzisz przez udar elektryczny, bezpieczniki przerywają zasilanie, aby zminimalizować obrażenia. Twoje bezpieczniki są podobne do rezystorów o bardzo dużej pojemności, które są w stanie wytrzymać cios. Bez nich instalacja elektryczna w Twoim domu by się usmażyła i musiałbyś go naprawić od podstaw

Ten problem można rozwiązać dzięki impedancji i oporności. Inną sytuacją, w której impedancja ma znaczenie, są kondensatory. W kondensatorach impedancja służy do zarządzania przepływem energii elektrycznej w płytce drukowanej. Bez kondensatorów kontrolujących i dostosowujących się przepływ prądu, Twoja elektronika wykorzystująca prąd przemienny będzie się smażyć lub wpadać w szał. Ponieważ prąd przemienny dostarcza energię elektryczną przy zmiennym impulsie, musi istnieć brama, która zatrzymuje całą energię elektryczną i pozwala jej płynnie płynąć, aby obwód elektryczny nie jest przeciążony ani niedociążony.

“Zastosowania liniowego zmiennego transformatora różnicowego ”

W tym artykule omówiono teorię obwodów elektrycznych i koncepcje EIT (tomografia impedancji elektrycznej) i ich zasady działania, złożoną impedancję, użycie złożonej impedancji, złożoną impedancję dla koncepcji obwodów RL i RC oraz reaktancję i rezystancję. Wreszcie zastosowania impedancji elektrycznej. Ponadto w przypadku jakichkolwiek pytań dotyczących tej koncepcji lub projekty elektryczne i elektroniczne , podaj cenne sugestie, komentując w sekcji komentarzy poniżej. Oto pytanie do Ciebie, jakie są zastosowania impedancji elektrycznej ?

Kredyty fotograficzne: