امپدانس الکتریکی: تفاوت میان نسخه‌ها

* امپدانس الکتریکی اندازه‌گیری مقاومتی است که مدار هنگام اعمال ولتاژ به جریان می‌دهد. اصطلاح امپدانس مختلط ممکن است به صورت متناوب استفاده شود. از نظر کمی، امپدانس یک عنصر مدار دو ترمیناله نسبت نمایش مختلط یک ولتاژ سینوسی بین پایانه‌های آن به نمایش مختلط جریان جاری در آن است. به‌طور کلی، امپدانس به فرکانس ولتاژ سینوسی بستگی دارد. امپدانس مفهوم مقاومت در مدارهای AC را توسعه می‌دهد و برخلاف مقاومت، که فقط دارای اندازه است، دارای اندازه و فاز می‌باشد. هنگامی که یک مدار با [[جریان مستقیم]] (DC) هدایت می‌شود، هیچ تمایزی بین مقاومت و امپدانس وجود ندارد. و مقاومت را می‌توان به عنوان امپدانس با زاویه فاز صفر تصور کرد. مفهوم امپدانس برای انجام تجزیه و تحلیل AC شبکه‌های الکتریکی مفید است، زیرا اجازه می‌دهد رابطه بین ولتاژ سینوسی و جریان مربوطه را با یک قانون ساده خطی بیان نمود. در شبکه‌های با پورت‌های متعدد، تعریف دو ترمینالی برای امپدانس ناکافی است، اما ولتاژهای مختلط در پورت‌ها و جریان‌های جریان یافته از طریق آنها هنوز هم به صورت خطی با ماتریس امپدانس مرتبط هستند.

امپدانس یک عدد مختلط، با همان واحدهای مقاومت است، که واحد SI آن اهم (Ω) است. نماد آن معمولاً Z است و ممکن است با نوشتن بزرگی و فاز آن به صورت Z∠θ نشان داده شود. با این حال، نمایش عدد مختلط کارتزینی اغلب برای اهداف تجزیه و تحلیل مدار قدرتمندتر است. متقابل امپدانس، ادمیتانس است، که واحد SI آن زیمنس است، که به صورت رسمی‌تر mho اطلاق می‌شود. ابزارهایی که برای اندازه‌گیری امپدانس الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، آنالایزر امپدانس نامیده می‌شوند. اصطلاح امپدانس توسط الیور هویزاید در ژوئیه ۱۸۸۶ ابداع شد. آرتور کنلی اولین کسی بود که در سال ۱۸۹۳ با اعداد مختلط امپدانس را نشان داد. علاوه بر مقاومت همان‌طور که در مدارهای DC دیده می‌شود، امپدانس در مدارهای AC شامل اثر القایی ولتاژ در رساناها توسط میدان‌های مغناطیسی (اندوکتانس)، و ذخیره الکترواستاتیک بار ناشی از ولتاژهای بین رساناها (خازن) است. امپدانس ناشی از این دو اثر در مجموع به عنوان مقاومت القایی (ری اکتانس) شناخته می‌شود و [[قسمت موهومی]] امپدانس مختلط را تشکیل می‌دهد؛ در حالی که مقاومت [[قسمت حقیقی]] آن را تشکیل می‌دهد. امپدانس به عنوان نسبت دامنه فرکانس ولتاژ به جریان تعریف می‌شود. به عبارت دیگر، این نسبت ولتاژ به جریان برای یک نمایی مختلط منفرد در یک فرکانس خاص ω است.

که در آن بیانگر نسبت تفاضل دامنه ولتاژ به دامنه جریان است و جمله arg (Z) (معمولامعمولاً با نماد q نشان داده می‌شود) تفاضل فاز بین ولتاژ و جریان را می‌دهد. j [[واحد موهومی]] است که به جای i به منظور جلوگیری از سردرگمی، به کار گرفته می‌شود.

بر طبق این قانون هرگاه دمای یک جسم (مثلامثلاً یک رسانا) ثابت باشد نسبت [[اختلاف پتانسیل]] دو سر جسم به شدت جریانی که از ان عبور می‌کند مقدار ثابتی است که این نسبت را مقاومت الکتریک جسم می‌نامیم و از رابطهٔ R=V/I تبعیت می‌کند که در ان V یا [[ولتاژ]] برحسب ولت و I یا جریان بر حسب آمپر و R بر حسب [[اهم]] است. تقریباً تمام مقاومت‌های خطی از رابطهٔ بالا پیروی می‌کنند.

امپدانس [[سلف]] نیز از رابطهٔ Z=jX_l محاسبه می‌گردد که X_l=ωL و L [[ضریب خودالقایی]] سلف و در نتیجه Z=jωL است. با توجه به ω=۲πf و رابطهٔ Z=-j/ωC در خازن و Z=jωL در سلف نتیجه می‌شود که در فرکانس‌های زیاد، امپدانس سلف زیاد است (سلف مانند مدار باز عمل می‌کند) و امپدانس خازن به سمت صفر میل می‌کند (خازن مانند اتصال کوتاه عمل می‌کند). در فرکانس‌های کم این موضوع برعکس می‌شود.