전기 임피던스: 무엇인가?

전기 임피던스란?

전기 공학에서 전기 임피던스는 회로가 전류에 대해 제공하는 저항을 측정하는 것입니다. 이는 전압이 적용될 때의 값입니다. 임피던스는 저항의 개념을 교류 전류(AC) 회로로 확장합니다. 임피던스는 크기와 위상 모두를 가지며, 반면에 저항은 크기만을 가집니다.

전기 저항과 달리, 전기 임피던스의 전류에 대한 저항은 회로의 주파수에 따라 달라집니다. 저항은 위상각이 0인 임피던스로 생각할 수 있습니다.

순수한 유도 회로에서 전류는 적용된 전압보다 90° (전기적으로) 지연됩니다. 순수한 용량성 회로에서 전류는 적용된 전압보다 90° (전기적으로) 앞섭니다. 순수한 저항성 회로에서는 전류가 적용된 전압에 비해 지연되지도 앞서지도 않습니다. 회로가 직류(DC)로 구동되는 경우, 임피던스와 저항 사이에는 구분이 없습니다.

실제 회로에서 유도 반응도와 용량성 반응도가 저항과 함께 존재하거나, 또는 용량성 또는 유도 반응도 중 하나가 저항과 함께 존재하는 경우, 회로의 반응도와 저항 값에 따라 회로의 전류에 선두 효과나 지연 효과가 나타납니다.

교류 회로에서 반응도와 저항의 누적 효과는 임피던스라고 합니다. 임피던스는 일반적으로 영어 문자 Z로 표시됩니다. 임피던스의 값은 다음과 같이 표현됩니다

여기서 R은 회로 저항의 값이고 X는 회로 반응도의 값입니다.
적용된 전압과 전류 사이의 각도는

유도 반응도는 양수로 취하고, 용량성 반응도는 음수로 취합니다.

임피던스는 복소 형태로 표현할 수 있습니다. 이는

복소 임피던스의 실수 부분은 저항이고, 허수 부분은 회로의 반응도입니다.

순수한 인덕터에 Vsinωt의 정현파 전압을 적용해 보겠습니다. 여기서 인덕턴스 L Henry입니다.

인덕터를 통과하는 전류의 표현은

인덕터를 통과하는 전류의 파형 표현으로부터, 전류가 적용된 전압보다 90° (전기적으로) 지연됨을 알 수 있습니다.

이제 같은 정현파 전압 Vsinωt를 순수한 콘덴서에 적용해 보겠습니다. 여기서 용량 C farad입니다.

콘덴서를 통과하는 전류의 표현은

콘덴서를 통과하는 전류의 파형 표현으로부터, 전류가 적용된 전압보다 90° (전기적으로) 앞섬을 알 수 있습니다.

이제 동일한 전압 소스를 저항값 R 오姆