Sähköimpedanssianalyysi

Sähköimpedanssi on mitta sähkövirran vastustamiselle vaihtovirtapiirissä. Se on kompleksinen suure, joka koostuu resistanssista ja reaktanssista. Resistanssi on vastustus sähkövirran kululle, joka aiheuttaa tehohäviötä lämpönä. Reaktanssi puolestaan on vastustus virran muutoksille ja se liittyy energian varastoitumiseen magneettikenttiin (induktanssi) tai sähkökenttiin (kapasitanssi). Impedanssia merkitään yleensä symbolilla Z ja sen yksikkö on ohmi (Ω), sama kuin resistanssilla.

Vaihtovirtapiirissä impedanssi määrittää virran suuruuden ja vaihesiirron jännitteeseen nähden Ohmin lain yleistetyssä muodossa: V = I * Z, missä V on jännite ja I on virta. Puhtaasti resistiivisessä piirissä impedanssi on yhtä suuri kuin resistanssi ja virta on samassa vaiheessa jännitteen kanssa. Reaktanssin läsnäolo aiheuttaa vaihesiirron. Induktiivinen reaktanssi (X_L) saa virran jäämään jälkeen jännitteestä ja kapasitiivinen reaktanssi (X_C) saa virran edelläkäymään jännitettä. Impedanssin suuruus lasketaan kaavalla Z = sqrt(R^2 + (X_L - X_C)^2), missä R on resistanssi, X_L on induktiivinen reaktanssi ja X_C on kapasitiivinen reaktanssi.

Sähköimpedanssilla on laaja käyttötarkoitus elektroniikassa ja sähkötekniikassa, kuten piirien suunnittelussa, signaalinkäsittelyssä ja sähköverkoissa. Se auttaa ymmärtämään ja ennustamaan sähköisten komponenttien ja järjestelmien käyttäytymistä vaihtojännitteen alla. Impedanssin mittaaminen on tärkeää esimerkiksi kaiuttimien, antennien ja muiden sähköisten laitteiden suorituskyvyn arvioinnissa.