Impedancja, impedancja zespolona, Z (od łac. impedimentum, przeszkoda) – wielkość fizyczna charakteryzująca zależność między natężeniem prądu i napięciem w obwodach prądu przemiennego (sinusoidalnie zmiennego).
Impedancja jest uogólnieniem oporu elektrycznego, charakteryzującego tę zależność w obwodach prądu stałego. Impedancja jest wielkością zespoloną. Część rzeczywista impedancji opisuje opór związany z prądem płynącym w fazie zgodnej z przyłożonym napięciem, część urojona – z prądem przesuniętym w fazie, który wyprzedza przyłożone napięcie lub jest opóźniony względem niego.
Uwaga: Czasem skrótowo i błędnie impedancją jest nazywany moduł impedancji, czyli zawada, ale także odwrotnie – impedancja zawadą.
Związek z napięciem i natężeniem thumb|Impedancja na płaszczyźnie zespolonej W opisie z użyciem funkcji zespolonych napięcie elektryczne przemienne przedstawia się z użyciem funkcji wykładniczej o argumencie i wartości będącej liczbami zespolonymi. Impedancja jest równa ilorazowi napięcia i natężenia prądu:
Przykładowo napięcie można przedstawić jako:
Pod wpływem napięcia w obwodzie płynie prąd, którego natężenie:
gdzie: oraz są amplitudami zespolonymi odpowiednio napięcia i prądu, jest przesunięciem fazowym między napięciem a natężeniem prądu.
Impedancja wiąże się z tymi wielkościami:
Część rzeczywista i urojona Użycie funkcji zespolonych umożliwia pominięcie części oscylacyjnej funkcji. Z tego względu, że przesunięcie fazowe zależy też od częstotliwości, w ogólności zapisuje się impedancję jako wielkość zależną od częstości kołowej:
Część rzeczywistą impedancji nazywa się rezystancją lub oporem czynnym, odpowiada ona za prąd płynący w fazie z napięciem i moc czynną urządzenia. Część urojoną impedancji nazywa się reaktancją lub oporem biernym, odpowiada za prąd przesunięty względem napięcia o +90° albo o –90° i moc bierną. Faza impedancji ma sens fizyczny przesunięcia fazowego między przyłożonym napięciem a płynącym prądem.
Moduł impedancji Moduł impedancji, zwany również zawadą, wyrażony jest wzorem
Własności Impedancja idealnego rezystora Impedancja idealnego rezystora jest rzeczywista (ma zerową część urojoną)
O impedancji będącej liczbą rzeczywistą mówi się, że ma charakter rezystywny lub czynny.
Impedancja kondensatora Impedancja idealnego kondensatora jest urojona (ma zerową część rzeczywistą) i wyraża się przez
Jeżeli reaktancja jest ujemna, wtedy nazywa się ją kapacytancją, a o impedancji mówi, że ma charakter pojemnościowy.
Impedancja indukcyjności Impedancja idealnej indukcyjności jest urojona (ma zerową część rzeczywistą) i wyraża się przez
Jeżeli reaktancja jest dodatnia, nazywa się ją wtedy induktancją, a o impedancji mówi, że ma charakter indukcyjny.
Łączenie impedancji thumb|200px|Szeregowe połączenie impedancji Przy obliczaniu impedancji zastępczych postępuje się podobnie jak przy łączeniu rezystorów.
Jeżeli łączone są szeregowo elementy o impedancjach impedancja zastępcza ma wartość:
thumb|200px|Równoległe połączenie impedancji Jeżeli łączone są równolegle elementy o impedancjach to impedancja zastępczą określa wzór:
Zastosowanie Pojęcie impedancji ma duże znaczenie w fizyce, do analizy własności elektrycznych materiałów (spektroskopia impedancyjna). W elektrotechnice i elektronice jest używana przy analizie obwodów prądu przemiennego. Przykładem może być analiza obwodów rezonansowych.
Szeregowy obwód rezonansowy RLC thumb|170px|Szeregowy układ RLC Impedancja szeregowo połączonych elementów rezystora kondensatora i indukcyjności jest sumą impedancji elementów obwodu:
moduł impedancji
Impedancja osiąga minimum o wartości przy częstości równej
Przy tej częstości prąd płynący przez obwód przy danym przyłożonym napięciu osiągnie maksimum (zjawisko rezonansu).
Równoległy obwód rezonansowy RLC thumb|250px|Równoległy układ RLC Dla równolegle połączonych elementów rezystora kondensatora i indukcyjności odwrotność wypadkowej impedancji jest sumą odwrotności impedancji elementów obwodu:
Wzór na moduł impedancji będzie miał postać:
Ze wzoru tego widać, że częstość rezonansowa układu jest taka sama, jak w połączeniu szeregowym, natomiast wartość modułu impedancji osiąga w rezonansie maksimum równe
Jednostka Jednostką zarówno części rzeczywistej, jak i urojonej impedancji w układzie SI jest om.
Zobacz też admitancja – odwrotność impedancji impedancja doziemna impedancja falowa reluktancja
Uwagi
Kategoria:Wielkości charakteryzujące elementy obwodu elektrycznego