Wat is een elektrische impedantie?
Elektrische impedantie, vaak eenvoudigweg impedantie genoemd, is een meting die wordt gebruikt om te beschrijven hoe gemakkelijk elektriciteit door een wisselstroomcircuit stroomt. Het beschrijft de totale hoeveelheid oppositie die een circuit tegen de stroom presenteert. In een gelijkstroomcircuit (DC) wordt weerstand gebruikt om dezelfde eigenschappen te beschrijven, maar in een AC-systeem spelen extra factoren een rol. Elektrische impedantie is een functie van zowel weerstand als reactantie, vanwege de cyclische aard van een wisselstroomcircuit.
In het algemeen wordt de weerstand van het circuit bepaald door het aantal vrije elektronen dat binnen de geleiders beschikbaar is om elektrische stroom te voeren. Een koperdraad met een grote diameter zal bijvoorbeeld meer vrije elektronen hebben dan een koperdraad met een kleinere diameter en zal een lagere weerstand hebben. Het type metaal dat wordt gebruikt voor de geleider speelt ook een rol, omdat een minder geleidend metaal minder vrije elektronen heeft en een hogere weerstand biedt tegen de stroom.
De tweede component van elektrische impedantie, reactantie, is vanwege de cyclische wisselstroom. Een typische huishoudelijke elektrische stroom keert de richting 60 keer per seconde om, of met een snelheid van 60 Hertz. Elke cyclus veroorzaakt extra elektrische en magnetische oppositie tegen de stroom. Deze oppositie wordt reactantie genoemd.
Net als weerstand is de meeteenheid voor elektrische impedantie de ohm. Impedantie wordt meestal uitgedrukt als het verschil in potentiële spanning over een circuit, gedeeld door de maximale hoeveelheid stroom die door het circuit stroomt. De eenvoudigste uitdrukking van elektrische impedantie wordt weergegeven in de wiskundige vergelijking Z = V / I, waarin Z impedantie voorstelt, V spanning is en I stroom.
Elektrische metingen zijn nuttig voor meer dan alleen koperdraden en printplaten. Het menselijk lichaam bezit ook een bepaalde hoeveelheid geleidbaarheid, weerstand en zelfs impedantie. In feite gebruikt de medische gemeenschap sinds het begin van de 20e eeuw elektrische impedantie als diagnostisch hulpmiddel. Medische testen die afhankelijk zijn van impedantie profiteren van het feit dat verschillende soorten weefsel verschillende impedanties hebben.
Beeldvormingstechnieken met elektrische impedantie, zoals elektrische impedantietomografie (EIT), worden al vele jaren gebruikt en zijn steeds verder verbeterd en aan populariteit gewonnen. Aangezien kwaadaardig weefsel doorgaans een lagere impedantie vertoont dan gezond weefsel, heeft dit type testen veelbelovend laten zien bij vroege detectie van borstkanker. Een typische EIT-test omvat het plaatsen van elektroden op het lichaamsdeel dat wordt getest. Een zwakke elektrische stroom wordt aangelegd op twee of meer elektroden en de verschillen in spanning worden gemeten. De test kan meerdere keren en over vele combinaties van elektroden worden herhaald om de meest nauwkeurige resultaten te krijgen.