Co to jest impedancja elektryczna?

Impedancja elektryczna, często nazywana po prostu impedancją, jest pomiarem stosowanym do opisania, jak łatwo przepływa prąd elektryczny przez obwód prądu przemiennego (AC). Opisuje całkowitą ilość opozycji, jaką obwód przedstawia prądowi. W obwodzie prądu stałego (DC) rezystancja jest używana do opisania tych samych właściwości, ale w systemie prądu przemiennego mają zastosowanie dodatkowe czynniki. Impedancja elektryczna jest funkcją zarówno rezystancji, jak i reaktancji, ze względu na cykliczny charakter obwodu prądu przemiennego.

Ogólnie oporność obwodu zależy od liczby wolnych elektronów dostępnych w przewodach do przewodzenia prądu elektrycznego. Na przykład drut miedziany o dużej średnicy będzie miał więcej wolnych elektronów niż drut miedziany o mniejszej średnicy i będzie wykazywał niższy opór. Ważny jest także rodzaj metalu zastosowanego do przewodnika, ponieważ mniej przewodzący metal ma mniej wolnych elektronów i oferuje wyższą odporność na prąd.

Drugi składnik impedancji elektrycznej, reaktancja, jest spowodowany cyklicznym przemiennym prądem elektrycznym. Typowy prąd elektryczny w domu zmienia kierunek 60 razy na sekundę lub z częstotliwością 60 herców. Każdy cykl powoduje dodatkowe przeciwstawienie elektryczne i magnetyczne prądowi. Ten sprzeciw nazywa się reaktancją.

Podobnie jak rezystancja, jednostką miary impedancji elektrycznej jest om. Impedancja jest zwykle wyrażana jako różnica napięcia potencjalnego w obwodzie podzielona przez maksymalną ilość prądu przepływającego przez obwód. Najprostsze wyrażenie impedancji elektrycznej pokazano w równaniu matematycznym Z = V / I, w którym Z oznacza impedancję, V to napięcie, a I to prąd.

Pomiary elektryczne są przydatne nie tylko w przypadku drutów miedzianych i płytek drukowanych. Ciało ludzkie ma również pewną przewodność, opór, a nawet impedancję. W rzeczywistości społeczność medyczna stosuje impedancję elektryczną jako narzędzie diagnostyczne od wczesnych lat XX wieku. Testy medyczne oparte na impedancji wykorzystują fakt, że różne rodzaje tkanek mają różne wielkości impedancji.

Techniki obrazowania impedancji elektrycznej, takie jak tomografia impedancji elektrycznej (EIT), są stosowane od wielu lat i stale się poprawiają i zyskują na popularności. Ponieważ tkanka nowotworowa zwykle wykazuje niższą impedancję niż tkanka zdrowa, ten rodzaj badań okazał się bardzo obiecujący we wczesnym wykrywaniu raka piersi. Typowy test EIT polega na umieszczeniu elektrod na testowanej części ciała. Słaby prąd elektryczny jest przykładany do dwóch lub więcej elektrod i mierzone są różnice napięcia. Test można powtórzyć kilka razy i dla wielu kombinacji elektrod, aby uzyskać jak najdokładniejsze wyniki.