電気インピーダンスとは何ですか?

DC 回路では、抵抗 R が重要な役割を果たします。正弦波 AC 回路に関しては、アクティブ抵抗を 1 つだけ使用することはできません。実際、DC 回路では容量とインダクタンスが過渡プロセス中にのみ顕著になる場合、AC 回路ではこれらの成分がより顕著に現れます。

したがって、交流回路を適切に計算するために、「電気インピーダンス」という用語が導入されます。Z または高調波信号に対する両端ネットワークの複素 (合計) 抵抗です。場合によっては、「電気的」という言葉を省略して、単に「インピーダンス」とだけ言うことがあります。

インピーダンスの概念により、 交流正弦波回路の各部に対するオームの法則... ダブルエンド（負荷）誘導性成分の発現は、特定の周波数での電圧からの電流の遅れにつながり、容量性成分の発現は、電流からの電圧の遅れにつながります。能動部品は電流と電圧の間に遅延を引き起こさず、本質的に DC 回路と同じように動作します。

容量性成分と誘導性成分を含むインピーダンス成分は、無効成分 X と呼ばれます。グラフで、インピーダンスの有効成分 R を oX 軸に、無効成分を oY 軸にプロットすると、全体のインピーダンスは次のようになります。複素数の形式で表されます。j は虚数単位です (虚数単位の 2 乗はマイナス 1 です)。

この場合、無効成分 X は、逆方向の容量成分と誘導成分に分解できることが明確にわかります。つまり、電流位​​相に逆の影響を及ぼします。誘導成分が優勢であるため、インピーダンスは大きくなります。回路全体の電流は正になります。つまり、回路内の電流は電圧よりも遅れますが、容量成分が優勢な場合、電圧は電流よりも遅れます。

指定された形式のこの 2 端子ネットワークは、次のように概略的に示されます。

原則として、線形の 2 ポート ネットワーク図は同様の形式に縮小できます。ここで、現在の周波数に依存しない有効成分 R と、容量性成分と誘導性成分を含む無効成分 X を決定できます。

抵抗がベクトルで表されるグラフ モデルから、正弦波電流の特定の周波数に対するインピーダンスの係数が、ベクトル X と R の合計であるベクトルの長さとして計算されることが明らかです。 インピーダンスオームで測定されます。

実際、インピーダンスに関する正弦波 AC 回路の説明では、「負荷の能動誘導性の性質」、「能動容量性負荷」、または「純粋な能動負荷」などの用語を見つけることができます。これは次のことを意味します。

• インダクタンス L の影響が回路内に広がる場合、無効成分 X は正になりますが、有効成分 R は小さくなります。これは誘導性負荷です。誘導性負荷の例としてはインダクタがあります。

• 回路内で静電容量 C の影響が優勢な場合、無効成分 X は負になりますが、有効成分 R は小さくなります。これは容量性負荷です。容量性負荷の例としてはコンデンサがあります。

• 回路内で有効抵抗 R が優勢であり、無効成分 X が小さい場合、それは有効負荷です。能動負荷の例としては白熱灯があります。

• 回路内の有効成分 R が重要であるが、誘導成分が容量成分よりも大きい場合、つまり無効成分 X が正の場合、その負荷は能動誘導性負荷と呼ばれます。能動誘導負荷の例としては、誘導モーターがあります。

• 回路内の能動 R 成分が大きく、容量成分が誘導成分よりも多い場合、つまり無効成分 X が負の場合、その負荷は能動容量性と呼ばれます。能動容量性負荷の例としては、蛍光灯への電力供給が挙げられます。

以下も参照してください。力率（コサインファイ）とは何ですか