Elektrik Impedansı: Nedir?

Elektriksel İmpedans Nedir?

Elektrik mühendisliğinde, elektriksel impedans bir devrenin bir akım için gösterdiği karşı koymayı ölçer, bu durumda bir gerilim uygulanır. İmpedans, direnç kavramını değişen akım (AC) devrelerine genişletir. İmpedans, sadece büyüklüğü olan direncin aksine hem büyüklük hem de faz değerine sahiptir.

Aksi takdirde elektriksel direnç gibi, elektriksel impedansın akıma karşı koyması devrenin frekansına bağlıdır. Direnç, faz açısı sıfır olan impedans olarak düşünülebilir.

Bir tamamen endüktif devrede, geçerli akım uygulanan gerilime göre 90° (elektriksel) geriye kalır. Bir tamamen kapasitif devrede, geçerli akım uygulanan gerilime göre 90° (elektriksel) öne çıkar. Bir tamamen dirençli devrede, geçerli akım uygulanan gerilime göre ne geriye kalır ne de öne çıkar. Bir devre, doğru akım (DC) ile çalıştırıldığında, impedans ve direnç arasında ayrım yoktur.

Hem indüktif reaktans hem de kapasitif reaktansın yanı sıra direnç veya kapasitif veya indüktif reaktansın herhangi birinin yanı sıra direnç bulunan pratik bir devrede, devrenin reaktans ve direnç değerine bağlı olarak devrenin akımı üzerinde öne çıkarma veya geri kalma etkisi olacaktır.

AC devresinde, reaktans ve direnç'nin toplam etkisi impedans olarak adlandırılır. Impedans, genellikle İngiliz harfi Z ile ifade edilir. Impedans'ın değeri şu şekilde gösterilir

Burada R devrenin direnç değeri ve X devrenin reaktans değeridir.
Uygulanan gerilim ve akım arasındaki açı

Indüktif reaktans pozitif olarak alınırken, kapasitif reaktans negatif olarak alınır.

İmpedans, karmaşık formda temsil edilebilir. Bu,

Karmaşık bir impedansın gerçek kısmı direnç ve sanal kısmı devrenin reaktansıdır.

L Henry endüktifliği olan bir tamamen indüktör üzerine Vsinωt sinüzoidal gerilimi uygulayalım.

İndüktörün üzerinden geçen akımın ifadesi

İndüktörün üzerinden geçen akımın dalga formundan, akımın uygulanan gerilimden 90° (elektriksel) geri kaldığı anlaşılıyor.

Şimdi aynı Vsinωt sinüzoidal gerilimini C farad kapasitifliği olan bir tamamen kapasitör üzerine uygulayalım.

Kapasitörün üzerinden geçen akımın ifadesi

Kapasitörün üzerinden geçen akımın dalga formundan, akımın uygulanan gerilimden 90° (elektriksel) öne çıktığı anlaşılıyor.

Şimdi aynı gerilim kaynağına R ohm değerindeki tamamen bir direnç bağlayalım.

Burada direnç üzerinden geçen akımın ifadesi

Bu ifadeden, akımın uygulanan gerilimle aynı fazda olduğu sonucu çıkarılabilir.

Seri RL Devresinin İmpedansı

Seri RL devresinin impedansının ifadesini türetelim. Burada R değerindeki direnç ve L değerindeki endüktiflik seri bağlantılıdır. Endüktörün reaktans değeri ωL'dir. Bu nedenle, kompleks formdaki impedans ifadesi

Reaktansın sayısal değeri veya mod değeri

Seri RC Devresinin İmpedansı

R ohm değerinde bir dirençi C farad kapasitifliği olan bir kapasitörle seri bağlantılı olarak bağlayalım. Kapasitörün reaktansı 1 / ωC'dir. Direnç R ve kapasitörün reaktansı seride olduğunda, impedans ifadesi şu şekilde yazılabilir