Elektrische impedantie: Wat is het?

Wat is Elektrische Impedantie?

In de elektrotechniek is elektrische impedantie een maat voor de tegenstand die een circuit biedt aan een stroom wanneer er een spanning wordt toegepast. Impedantie breidt het concept van weerstand uit naar wisselstroom (AC) circuits. Impedantie heeft zowel een grootte als een fase, in tegenstelling tot weerstand, die alleen een grootte heeft.

In tegenstelling tot elektrische weerstand, hangt de tegenstand die elektrische impedantie biedt aan stroom af van de frequentie van het circuit. Weerstand kan worden beschouwd als impedantie met een fasehoek van nul.

In een zuiver inductief circuit ligt de stroom 90° (elektrisch) achter op de aangebrachte spanning. In een zuiver capaciteitscircuit loopt de stroom 90° (elektrisch) voor op de aangebrachte spanning. In een zuiver resistief circuit loopt de stroom niet achter of voor op de aangebrachte spanning. Wanneer een circuit wordt aangedreven met gelijkstroom (DC), is er geen onderscheid tussen impedantie en weerstand.

In een praktisch circuit waar zowel inductieve reactantie als capacitive reactantie aanwezig zijn samen met weerstand, of waar ofwel capacitive of inductieve reactantie samen met weerstand aanwezig is, zal er een voorsprong of vertraging op de stroom in het circuit zijn, afhankelijk van de waarde van de reactantie en de weerstand van het circuit.

In een AC-circuit wordt het cumulatieve effect van reactantie en weerstand aangeduid als impedantie. De impedantie wordt meestal aangeduid met de Engelse letter Z. De waarde van impedantie wordt weergegeven als

Waarbij R de waarde van de weerstand in het circuit is en X de waarde van de reactantie in het circuit.
De hoek tussen de aangebrachte spanning en de stroom is

De inductieve reactantie wordt als positief genomen en de capacitive reactantie als negatief.

Impedantie kan in complexe vorm worden weergegeven. Dit is

Het reële deel van een complexe impedantie is de weerstand en het imaginaire deel is de reactantie van het circuit.

Laten we een sinusvormige spanning Vsinωt toepassen over een zuivere inductor van inductie L Henry.

De uitdrukking voor de stroom door de inductor is

Uit de uitdrukking van de golfvorm van de stroom door de inductor blijkt dat de stroom 90° (elektrisch) achterloopt op de aangebrachte spanning.

Laten we nu dezelfde sinusvormige spanning Vsinωt toepassen over een zuivere condensator van capaciteit C farad.

De uitdrukking voor de stroom door de condensator is

Uit de uitdrukking van de golfvorm van de stroom door de condensator blijkt dat de stroom 90° (elektrisch) voorloopt op de aangebrachte spanning.

Nu zullen we dezelfde spanningstoelassing aansluiten op een zuivere weerstand van waarde R ohm.

Hier is de uitdrukking voor de stroom door de weerstand

Uit deze uitdrukking kan worden geconcludeerd dat de stroom dezelfde fase heeft als de aangebrachte spanning.

Impedantie van een Serie RL Circuit

Laten we de uitdrukking van de impedantie van een serie RL circuit afleiden. Hier zijn een weerstand van waarde R en een inductie van waarde L in serie verbonden. De waarde van de reactantie van de inductor is ωL. Daarom is de uitdrukking van de impedantie in complexe vorm

De numerieke waarde of mod waarde van de reactantie is

Impedantie van een Serie RC Circuit

Laten we één weerstand van waarde R ohm in serie verbinden met een condensator van