電気インピーダンス：それは何ですか

電気インピーダンスとは何か

電気工学において、電気インピーダンスは、電流が適用されたときに回路が示す抵抗を測定するものです。電圧が適用されたときの抵抗です。インピーダンスは、抵抗の概念を交流（AC）回路に拡張します。インピーダンスには大きさと位相があり、大きさのみを持つ抵抗とは異なります。

電気抵抗とは異なり、電気抵抗の電流への抵抗は、回路の周波数に依存します。抵抗は、位相角がゼロのインピーダンスと考えることができます。

純粋なインダクティブ回路では、電流は適用される電圧に対して90°（電気的）遅れます。純粋なキャパシティブ回路では、電流は適用される電圧に対して90°（電気的）先になります。純粋な抵抗回路では、電流は適用される電圧に対して遅れも先にもなりません。直流（DC）で駆動される回路では、インピーダンスと抵抗の区別はありません。

実際の回路では、インダクティブリアクタンスとキャパシティブリアクタンスが抵抗とともに存在する場合、またはキャパシティブリアクタンスまたはインダクティブリアクタンスが抵抗とともに存在する場合、回路の電流にはリアクタンスと抵抗の値に応じて先または遅れの効果があります。

交流回路では、リアクタンスと抵抗の累積効果はインピーダンスと呼ばれます。インピーダンスは通常英字Zで表されます。インピーダンスの値は

ここでRは回路の抵抗値、Xは回路のリアクタンス値です。
適用される電圧と電流の間の角度は

インダクティブリアクタンスは正として取り扱われ、キャパシティブリアクタンスは負として取り扱われます。

インピーダンスは複素形式で表現できます。これは

複素インピーダンスの実部は抵抗であり、虚部は回路のリアクタンスです。

純粋なインダクタの両端に正弦波電圧Vsinωtを適用しましょう。インダクタンスLヘンリーの純粋なインダクタ。

インダクタを通る電流の式は

インダクタを通る電流の波形の式から、電流が適用される電圧に対して90°（電気的）遅れていることが明らかです。

同じ正弦波電圧Vsinωtを純粋なキャパシタの両端に適用してみましょう。キャパシタンスCファラッドの純粋なキャパシタ。

キャパシタを通る電流の式は

キャパシタを通る電流の波形の式から、電流が適用される電圧に対して90°（電気的）先になっていることが明らかです。

今度は、同じ電圧源を純粋な抵抗Rオームの両端に接続します。

ここで抵抗を通る電流の式は

その式から、電流が適用される電圧と同じ位相を持っていることが結論づけられます。

直列RL回路のインピーダンス

直列RL回路のインピーダンスの式を導出しましょう。ここでは、抵抗RとインダクタンスLの直列接続を考えます。インダクタのリアクタンスの値はωLです。したがって、複素形式でのインピーダンスの式は

リアクタンスの数値または絶対値は

直列RC回路のインピーダンス

抵抗RオームとキャパシタンスCファラッドのキャパシタを直列に接続しましょう。キャパシタのリアクタンスは1 / ωCです。抵抗Rとキャパシタのリアクタンスが直列に接続されているため、インピーダンスの式は