Impedanssi

Impedanssi (tunnus Z) on sähköopissa suure, joka kuvaa virtapiirin vaihtovirralle aiheuttamaa vastusta. Impedanssin SI-järjestelmän mukainen yksikkö on ohmi, jota merkitään symbolilla Ω. Virtapiirin impedanssi riippuu yleensä virran/jännitteen taajuudesta.

Impedanssin teoriaa

Vaihtovirtapiirissä impedanssi on piirin yli vaikuttavan jännitteen U amplitudin ja saman piirin läpi kulkevan virran I amplitudin suhde. Impedanssi voidaan esittää yhtälönä muodossa

$Z={\frac {U}{I}}$.

Vaihtovirtapiirin impedanssi riippuu piirin resistanssin R lisäksi sen kapasitanssin C ja induktanssin L aiheuttamasta reaktanssista X:

$\,\!Z=R+jX$.

Koska vaihtosähkössä virralla ja jännitteellä on vaihekulma ne esitetään piiriteoriassa kompleksilukujen avulla. Siten niiden suhde, impedanssi, on myös kompleksisuure eli impedanssilla on reaaliosa (resistanssi R) ja imaginääriosa (reaktanssi X). Usein kuitenkin riittää pelkästään impedanssin itseisarvon |Z| tunteminen. Se lasketaan resistanssista R ja reaktanssista X seuraavasti:

$\left|Z\right|={\sqrt {R^{2}+X^{2}}}.$

Impedanssi, kuten muutkin kompleksisuureet, voidaan vaihtoehtoisesti esittää polaarimuodossa vaihekulman ja amplitudin avulla.

Koska kapasitanssin C ja induktanssin L sähkölle aiheuttama vastus riippuu vahvasti taajuudesta, reaktanssi X on taajuusriippuva ja siten myös impedanssi Z on taajuusriippuva.

Impedanssin käytännön sovelluksia

Kaiuttimen impedanssi

Kaiuttimen impedanssilla kuvataan kuormaa, jonka kaiutin muodostaa vahvistimelle. Mitä pienempi on kaiuttimen impedanssi sitä enemmän vahvistimelta vaaditaan virranantokykyä. Tavallisia nimellisarvoja kaiuttimille ovat 4 ja 8 ohmia.

Vahvistimille ilmoitetaan yleensä siihen kytkettäviltä kaiuttimilta vaadittava minimi-impedanssi. Kaiuttimien impedanssin tulee olla vähintään minimi-impedanssin suuruinen, mutta se voi olla suurempikin. Tällöin vahvistimesta ei saada täyttä tehoa.

Elektronisten laitteiden tulo- ja lähtöimpedanssit

Hifi-laitteiston tuloliitännät (AUX IN, TAPE IN) ovat yleensä suhteellisen suuri-impedanssisia, luokkaa 100 kΩ, ja lähtöliitännät (AUX OUT, TAPE OUT) pienempi-impedanssisia, muutamia kilo-ohmeja. Kaiutinliitännän lähtöimpedanssi on hyvin pieni, joten kaiutinlähtöä on varottava oikosulkemasta - muuten virta voi kasvaa hyvin suureksi ja rikkoa vahvistimen.

Kaapelin impedanssi

Radiotaajuuisia signaaleita siirrettäessä tärkeäksi muodostuu käytetyn koaksiaalikaapelin tai parikaapelin impedanssi. Signaali siirtyy mahdollisimman vähä-häviöisenä ja puhtaana kun kaapelin ja sen päihin liitettyjen laitteiden impedanssit on sovitettu yhteen, eli on toteutettu impedanssisovitus.

Katso myös

• Resistanssi
• Admittanssi, symboli Y, joka on impedanssin käänteisluku, $Y=1/Z$.
• Verkkoimpedanssi
• Ohmin laki
• Impedanssisovitus
• Värähtelypiiri

Sähköiset vastussuureet: Tasavirta

resistanssi, vastus (Ω)

konduktanssi, johtavuus (S)

Sähköiset vastussuureet: Vaihtovirta

Kompleksiluku (vaihekulma)	impedanssi (Ω)	admittanssi (S)
Reaaliosa (0°)	resistanssi	konduktanssi
Imaginaariosa (90°)	reaktanssi	suskeptanssi

Kirjallisuutta

• Voipio, Erkki: Sähkö- ja magneettikentät. (Moniste 381) Espoo: Otakustantamo, 1987. ISBN 951-672-038-2

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Impedanssi Wikimedia Commonsissa