Impedanca
Električna impedanca je nasprotje, ki ga vezje predstavlja za spremembo toka ali napetosti.
Impedanco lahko zapišemo na dva glavna načina: (glej 2. sliko, "kompleksna ravnina impedance")
- z upornostjo "R" (realni del) in reaktanco "X" (imaginarni del), na primer Z = 1 + 1 j {\displaystyle Z=1+1j}
- z magnitudo in fazo (velikost | Z | {\displaystyle \left\vert Z\right\vert }
in kot ∠ θ {\displaystyle \angle \theta } 
), na primer Z = 1,4 ∠ 45 ∘ {\displaystyle Z=1,4\angle 45^{\circ }} 
(1,4 ohma pri 45 stopinjah)
Impedanca in upor sta si precej podobna:
V primeru upora se upornik upira vsakemu toku, ki teče skozi njega. Večja kot je upornost, večja je napetost, ki je potrebna za doseganje določenega toka. Enačba je naslednja:
V = R ∗ I {\displaystyle V=R*I}
, kjer je V napetost, R upornost in I tok.
Pri impedanci se induktor upira spremembam toka, kondenzator pa spremembam napetosti.
Ključna razlika med upornostjo in impedanco je v besedi "sprememba", saj hitrost spremembe vpliva na impedanco. Običajno je "sprememba" izražena kot frekvenca, torej kolikokrat na sekundo tok ali napetost spremenita smer. Formule so:
Za induktor: Z = j 2 π f L {\displaystyle Z=j2\pi fL\,} 
Za kondenzator: Z = 1 j 2 π f C {\displaystyle Z={\frac {1}{j2\pi fC}}} 
Kjer je Z simbol za impedanco, j je imaginarno število - 1 {\displaystyle {\sqrt {-1}} 
, π {\displaystyle \pi }
je konstanta pi, f je frekvenca, L je induktivnost in C je kapacitivnost. Enote za upornost in impedanco so enake, ohm s simbolom Ω {\displaystyle \Omega}. 
(velika omega).
Kot je razvidno iz zgornjih formul, se impedanca spreminja glede na frekvenco, na primer pri nič hercih ali enosmernem toku je impedanca induktorja enaka nič, kar je enako kratkemu stiku, impedanca kondenzatorja pa je neskončna, kar je enako odprtemu stiku. Večina signalov je vsota številnih sinusnih valov pri različnih frekvencah (za več podrobnosti glejte Fourierjevo transformacijo) in vsak od njih ima drugačno impedanco.
Podobno kot pri uporu velja, da večja kot je impedanca, večja je napetost, ki je potrebna za doseganje določenega toka. Enačba je:
V = Z ∗ I {\displaystyle V=Z*I}
, kjer je V napetost, Z impedanca, I pa tok.
Na fizični ravni poenostavite veliko stvari:
- upor je posledica trkov elektronov z atomi v notranjosti uporov.
- impedanco v kondenzatorju povzroči nastanek električnega polja.
- impedanco v induktorju povzroči ustvarjanje magnetnega polja.
Pomembna razlika med upornostjo in impedanco je v tem, da upor razpršuje energijo in se segreva, induktor in kondenzator pa shranjujeta energijo in jo lahko vrneta viru, ko ta upade.
Če impedanca vira, kabla in bremena ni enaka, se del signala odbije nazaj k viru, kar povzroča izgubo energije in motnje. Razmerje odboja lahko izračunamo z:
Γ = Z L - Z S Z L + Z S {\displaystyle \Gamma ={Z_{L}-Z_{S} \over Z_{L}+Z_{S}}}}
kjer Γ {\displaystyle \Gamma } 
(capital gamma) je koeficient odbojnosti, Z S {\displaystyle Z_{S}}
je impedanca vira, Z L {\displaystyle Z_{L}}
je impedanca bremena.
Vsak medij, v katerem lahko poteka valovanje, ima valovno impedanco, celo prazen prostor (svetloba je elektromagnetno valovanje in lahko potuje v prostoru) ima impedanco približno 377 Ω {\displaystyle \Omega } .
Signal se delno odbije nazaj, kjer se spremeni impedanca.
Napajanje z izmeničnim tokom z napetostjo V {\displaystyle \scriptstyle V} 
preko impedance Z {\displaystyle \scriptstyle Z}. 
, ki poganja tok I {\displaystyle \scriptstyle I}
.
Grafični prikaz ravnine kompleksne impedance
Faza
Na uporu se napetost in tok hkrati povečujeta in zmanjšujeta, zato pravimo, da sta v fazi, pri impedanci pa je drugače, napetost je za 1/4 valovne dolžine premaknjena za tok v kondenzatorju in naprej v induktorju.
1/4 valovne dolžine se običajno predstavlja z imaginarnim številom "j", ki je prav tako enakovredno 90-stopinjskemu premiku.
Zaradi uporabe imaginarnega števila "j" je matematika veliko preprostejša, saj omogoča izračun celotne impedance na enak način, kot to počnemo pri uporih, na primer upor in impedanca zaporedno je R+Z, vzporedno pa (R*Z)/(R+Z).
Na kondenzatorju (zgoraj) se napetost (rdeča) spremeni za tokom (modra), na induktorju (spodaj) pa prej. Fazna razlika med napetostjo in tokom je 1/4 valovne dolžine.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je električna impedanca?
O: Električna impedanca je nasprotje, ki ga vezje predstavlja za spremembo toka ali napetosti.
V: Kako lahko zapišemo električno impedanco?
O: Električno impedanco lahko zapišemo z upornostjo "R" (realni del) in reaktanco "X" (imaginarni del), pa tudi z velikostjo, fazo, velikostjo in kotom.
V: Kakšna je razlika med upornostjo in impedanco?
O: Ključna razlika med upornostjo in impedanco je v besedi "sprememba"; z drugimi besedami, hitrost spremembe vpliva na impedanco. Upor se upira vsakemu toku, ki teče skozi njega, medtem ko se induktor upira spremembam toka, kondenzator pa spremembam napetosti.
V: Katere formule so povezane z upornostjo in impedanco?
O: Za upornost velja V=R*I, kjer je V napetost, R upornost in I tok; za induktorje Z=j2πfL; za kondenzatorje Z=1/j2πfC; kjer Z predstavlja impedanco, j imaginarno število -1 , π konstanto pi, f frekvenco, L induktivnost in C kapacitivnost.
V: Katere so fizikalne razlage za upornost v primerjavi z impedanco?
O: Upor je posledica trkov elektronov z atomi v uporih, medtem ko je impedanca induktorja posledica ustvarjanja električnega polja, impedanca kondenzatorja pa posledica ustvarjanja magnetnega polja. Poleg tega upori razpršijo energijo, medtem ko induktorji in kondenzatorji shranjujejo energijo, ki se lahko vrne v vir, ko se zmanjša.
V: Kako izračunate koeficient odboja?
O: Koeficient odbojnosti lahko izračunamo z uporabo Γ=(ZL-ZS)/(ZL+ZS), kjer Γ (velika gama) pomeni koeficient odbojnosti; ZS pomeni impedanco vira; ZL pomeni impedanco bremena
