Il termine impedenza è comunemente usato se qualcuno collega un altoparlante ( amplificatore ) ad un sistema audio è normalmente un numero di Ohm, stampato regolarmente accanto a molti ingressi o ad una presa di uscita. Sebbene la proprietà dell'impedenza sia meno compresa, la parola impedenza viene utilizzata in molte discipline ingegneristiche per riferirsi a un avversario del lavoro svolto. Ad ogni modo, questo articolo si riferisce in particolare all'impedenza elettrica, che descrive un effetto combinato di resistenza (R), reattanza induttiva (XL) e reattanza capacitiva (XC) in un circuito CA, sia che si verifichi in un singolo componente o in un intero circuito.
Cos'è l'impedenza elettrica?
L'impedenza elettrica (nota anche come 'impedenza' in breve) è un'aggiunta alla definizione di resistenza a una corrente alternata (CA). Ciò significa che l'impedenza include sia la resistenza (opposizione della corrente elettrica che causa calore) che la reattanza (una misura di una tale corrente di opposizione si alterna) - in dettaglio, l'opposizione adiacente alle correnti elettriche. Nel corrente continua (CC), l'impedenza elettrica è la stessa della resistenza, tranne per il fatto che non vale nei circuiti CA.
Impedenza elettrica
L'impedenza può anche essere dissimile dalla resistenza quando un circuito CC cambia il flusso in un modo o nell'altro, simile al apertura e chiusura di un interruttore elettrico , come si osserva nei computer quando aprono e chiudono interruttori per rappresentare uno e zero (linguaggio binario). L'opposto dell'impedenza è l'ammettenza, che è la misura dell'indennità di corrente. La figura a sinistra è un piano di impedenza complesso, in cui l'impedenza è rappresentata da una Z, la resistenza è rappresentata come R e la reattanza è rappresentata con X.
Tomografia ad impedenza elettrica (EIT)
Il principio fondamentale della tomografia a impedenza elettrica (EIT) è simile alla tomografia a resistenza elettrica (ERT) in modo tale che diverse misurazioni alla periferia di un recipiente o tubo di processo vengono prese e combinate per fornire informazioni sulle proprietà elettriche del volume di processo.
Tomografia ad impedenza elettrica
La tomografia ad impedenza elettrica (EIT) è un metodo di imaging medico non invasivo in cui una figura della conducibilità o della permettività di una parte del corpo è incidentale dalle misurazioni dell'elettrodo di superficie. La conduttività elettrica dipende dal contenuto di ioni liberi e differisce in modo significativo tra i diversi tessuti biologici (EIT assoluto) o stati pratici dissimili di uno e altri tessuti o organi simili (EIT relativo o funzionale). La maggior parte dei sistemi EIT applica piccole correnti irregolari a una singola frequenza, tuttavia, alcuni sistemi EIT utilizzano varie frequenze per discriminare meglio tra tessuto anormale normale e sospetto all'interno dello stesso organo (multifrequenza-EIT o spettroscopia di impedenza elettrica).
Impedenza complessa
Un resistore con un valore di R ha un'impedenza di R ohm, un numero reale. Un induttore ideale ha un'impedenza complessa di
Z = j2πfL
Dove 'f' è la frequenza in Hertz e L è l'induttanza in Henries. È immaginario perché un induttore ideale può semplicemente immagazzinare e rilasciare energia elettrica. Non può dissiparlo come calore come un resistore. Allo stesso modo, un condensatore ideale ha un'impedenza complessa di
Z = -j / 2πfc
Dove 'C' è la capacità in farad.
Uso dell'impedenza complessa
Il comportamento dell'impedenza di un circuito AC con vari componenti diventa rapidamente ingestibile se si utilizzano seno e coseno per presentare le tensioni e la corrente. Una build matematica che semplifica l'uso della complessità di funzioni esponenziali complesse. Le parti necessarie della strategia sono le seguenti
Relazione matematica alla base della tecnica
ejωt = cosωt + sinωt
La parte reale di una funzione esponenziale complessa può essere utilizzata per rappresentare una tensione o una corrente CA.
V = Vm COSωt
I = Im COS (ωt-φ)
L'impedenza può quindi essere espressa come esponenziale complesso
Z = Vm / Im e-jØ = R + jX
L'impedenza dei singoli elementi del circuito può quindi essere espressa come numeri reali o immaginari puri.
R –j / ωc jωL
Impedenza complessa per RL e RC
L'utilizzo di un'impedenza complessa è una tecnica significativa per la gestione di circuiti CA multicomponente. Se viene utilizzato un piano complesso con resistenza lungo l'asse reale, la reattanza di un condensatore e di un induttore viene trattata come numeri immaginari. Per le combinazioni in serie dei componenti come le combinazioni RL e RC, i valori dei componenti vengono aggiunti come se fossero componenti di un vettore. Viene ora mostrata la forma cartesiana dell'impedenza complessa. Possono anche essere scritti in forma polare. Impedenze in circuiti combinati come il Circuito parallelo RLC .
Impedenza complessa per RL e RC
Resistenza e reattanza
La resistenza è fondamentalmente l'attrito contro il movimento degli elettroni. È presente in tutti i conduttori in una certa misura (eccetto i superconduttori!), E in particolare nei resistori. Quando la corrente alternata attraversa una resistenza, si forma una caduta di tensione che è in fase con la corrente. La resistenza è matematicamente simbolizzata dalla lettera 'R' e viene misurata nell'unità di ohm (Ω).
Circuito di resistenza e reattanza
La reattanza è essenzialmente inattiva contro il movimento degli elettroni. È presente ovunque i campi elettrici o magnetici si sviluppino in proporzione a una tensione o corrente applicata, corrispondentemente ma soprattutto in condensatori e induttori. Quando la corrente alternata passa attraverso una reattanza pura, viene prodotta una caduta di tensione, che è sfasata di 90 ° rispetto alla corrente. La reattanza è matematicamente simbolizzata dalla lettera 'X' e viene misurata nell'unità di Ohm (Ω).
Applicazioni dell'impedenza
Impedenza e resistenza hanno entrambe applicazioni, che tu lo consideri o meno, entrambe esistono nella tua casa. L'elettricità della tua casa è controllata da un pannello dotato di fusibili. Quando si subisce un sovraccarico elettrico, i fusibili sono lì per interrompere l'alimentazione in modo da ridurre al minimo le lesioni. I tuoi fusibili sono simili a resistori ad altissima capacità in grado di sopportare il colpo. Senza di loro, l'impianto elettrico della tua casa friggerebbe e dovresti rifarlo da zero
Questo problema può essere risolto grazie all'impedenza e alla resistenza. Un'altra situazione in cui l'impedenza ha importanza è nei condensatori. Nei condensatori, l'impedenza viene utilizzata per gestire il flusso di elettricità in un circuito stampato. Senza i condensatori che controllano e il flusso elettrico adattabile, i tuoi dispositivi elettronici che utilizzano correnti alternate friggeranno o impazziranno. Poiché la corrente alternata fornisce elettricità a un impulso fluttuante, è necessario che ci sia un cancello che trattiene tutta l'elettricità e la lasci andare senza problemi in modo che il circuito elettrico non è sovraccarico o sottocarico.
In questo articolo, abbiamo discusso la teoria dei circuiti elettrici e i concetti EIT (tomografia a impedenza elettrica) e i loro principi di funzionamento, impedenza complessa, uso di impedenza complessa, impedenza complessa per concetti di circuiti RL e RC e reattanza e resistenza. Infine applicazioni di impedenza elettrica. Inoltre, per qualsiasi domanda riguardante questo concetto o progetti elettrici ed elettronici , per favore dai i tuoi preziosi suggerimenti commentando nella sezione commenti qui sotto. Ecco una domanda per te, quali sono le applicazioni di un'impedenza elettrica ?
Crediti fotografici:
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