電気インピーダンスとその応用について知る

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インピーダンスという用語は、誰かがスピーカーを接続する場合に一般的に使用されます( 増幅器 )オーディオシステムにとって、それは通常、多くの入力の隣または出力ソケットの隣に定期的に印刷されるオームの数です。インピーダンスの特性はあまり理解されていませんが、インピーダンスという言葉は、多くの工学分野で、行われた作業の反対者として参照するために使用されます。とにかく、この記事は特に電気インピーダンスに言及しています。これは、AC回路の抵抗(R)、誘導性リアクタンス(XL)、容量性リアクタンス(XC)の複合効果を、単一のコンポーネントで発生しているか、全体で発生しているかに関係なく説明しています。回路。

電気インピーダンスとは何ですか?

電気インピーダンス(略して「インピーダンス」とも呼ばれます)は、交流(AC)に対する抵抗の定義を追加したものです。これは、インピーダンスに抵抗(熱を発生させる電流の反対)とリアクタンス(そのような反対の電流の測定値が交互になる)の両方が含まれることを意味します。詳細には、電流に隣接する反対です。の中に 直流 (DC)、電気インピーダンスは抵抗と同じですが、AC回路では当てはまらない点が異なります。




電気インピーダンス

電気インピーダンス

DC回路が何らかの方法で流れを変えるとき、インピーダンスは抵抗とは異なる可能性があります-同様に 電気スイッチの開閉 、1と0を表すためにスイッチを開閉するときにコンピューターで観察されるように(バイナリ言語)。インピーダンスの反対はアドミタンスであり、これは電流の許容量の尺度です。左の図は複素インピーダンス平面で、インピーダンスはZで表され、抵抗はRで表され、リアクタンスはXで表されます。



電気インピーダンストモグラフィー(EIT)

電気インピーダンストモグラフィー(EIT)の基本原理は、電気抵抗トモグラフィー(ERT)に似ており、プロセス容器またはチューブの周辺でいくつかの測定が行われ、組み合わされて、プロセスボリュームの電気的特性に関する情報が得られます。

電気インピーダンストモグラフィー

電気インピーダンストモグラフィー

電気インピーダンストモグラフィー(EIT)は、身体の一部の導電率または誘電率の数値が表面電極の測定値から偶発的に得られる非侵襲的な医用画像法です。電気伝導率は遊離イオン含有量に依存し、異なる生体組織(絶対EIT)間、または1つと他の同様の組織または器官の異なる実際の状態(相対的または機能的EIT)間で大幅に異なります。 EITシステムの大部分は、単一の周波数でほとんど不規則な電流を流しませんが、一部のEITシステムは、さまざまな周波数を使用して、同じ臓器内の通常の組織と疑わしい異常組織をより適切に区別します(多周波-EITまたは電気インピーダンス分光法)。

複素インピーダンス

値がRの抵抗器のインピーダンスは、実数であるRオームです。 理想的なインダクタ の複素インピーダンスがあります


Z =j2πfL

ここで、「f」はヘルツ単位の周波数、Lはヘンリー単位のインダクタンスです。理想的なインダクタは単に電気エネルギーを蓄積および放出できるため、これは架空のものです。抵抗器のように熱として放散することはできません。同様に、理想的なコンデンサの複素インピーダンスは

Z = -j /2πfc

ここで、「C」はファラッド単位の静電容量です。

複雑なインピーダンスの使用

サインとコサインを使用して電圧と電流を表すと、さまざまなコンポーネントを備えたAC回路のインピーダンスの動作がすぐに管理できなくなります。複雑な指数関数の複雑な使用を容易にする数学的ビルド。戦略の必要な部分は次のとおりです

テクニックの根底にある数学の関係

ejωt=cosωt+sinωt

複素指数関数の実数部は、AC電圧または電流を表すために使用できます。

V =VmCOSωt

I = Im COS(ωt-φ)

インピーダンスは、複素指数として表すことができます

Z = Vm /Ime-jØ= R + jX

個々の回路要素のインピーダンスは、純粋な実数または虚数として表すことができます。

R –j /ωcjωL

RLおよびRCの複素インピーダンス

複素インピーダンスの使用は、多成分AC回路を処理するための重要な手法です。複素平面が実軸に沿った抵抗で使用される場合、コンデンサとインダクタのリアクタンスは虚数として扱われます。 RLやRCの組み合わせなど、コンポーネントのシリーズの組み合わせの場合、コンポーネント値は、ベクトルのコンポーネントであるかのように追加されます。ここに示されているのは、複素インピーダンスのデカルト形式です。それらは極形式で書くこともできます。のような直並列回路のインピーダンス RLC並列回路

RLおよびRCの複素インピーダンス

RLおよびRCの複素インピーダンス

抵抗とリアクタンス

抵抗は基本的に電子の動きに対する摩擦です。それはある程度すべての導体(超伝導体を除く!)にあり、特に抵抗器にあります。交流が抵抗を通過すると、電流と同相の電圧降下が形成されます。抵抗は数学的に「R」の文字で表され、オーム(Ω)の単位で測定されます。

抵抗およびリアクタンス回路

抵抗およびリアクタンス回路

リアクタンスは、電子の動きに対して本質的に不活性です。これは、印加された電圧または電流に比例して電界または磁界が発生する場所であればどこにでも存在します。これに対応しますが、最も顕著なのはコンデンサとインダクタです。交流電流が純粋なリアクタンスを通過すると、電圧降下が発生します。これは、電流と90°位相がずれています。リアクタンスは文字「X」で数学的に表され、オーム(Ω)の単位で測定されます。

インピーダンスの応用

インピーダンスと抵抗はどちらも、あなたがそれを考慮するかどうかにかかわらず用途があり、どちらもあなた自身の家に存在します。あなたの家の電気は、ヒューズが入っているパネルによって制御されています。電気サージが発生すると、ヒューズが電源を遮断するためにあり、怪我を最小限に抑えます。あなたのヒューズは、打撃を受けることができる非常に大容量の抵抗器に似ています。それらがなければ、あなたの家の電気システムは揚げられ、あなたはそれを一から作る必要があります

この問題は、インピーダンスと抵抗のおかげで解決できます。インピーダンスが重要なもう1つの状況は、コンデンサです。コンデンサでは、インピーダンスは回路基板内の電気の流れを管理するために使用されます。コンデンサが制御し、適応可能な電気の流れがないと、交流を使用する電子機器は揚げるか、凶暴になります。交流は変動するパルスで電気を供給するので、すべての電気を抑制し、スムーズに流れるようにするゲートが必要です。 電気回路 過負荷または過負荷ではありません。

この記事では、電気回路理論とEIT(電気インピーダンストモグラフィー)の概念とその動作原理、複素インピーダンス、複素インピーダンスの使用、RLおよびRC回路の概念の複素インピーダンス、リアクタンスと抵抗について説明しました。最後に、電気インピーダンスのアプリケーション。さらに、この概念に関する質問や 電気および電子プロジェクト 、下のコメントセクションにコメントして、貴重な提案をしてください。ここにあなたへの質問があります、 電気インピーダンスの用途は何ですか

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