Mis on elektriline impedants?

Elektriline impedants, mida sageli nimetatakse lihtsalt impedantsiks, on mõõt, mida kasutatakse selleks, et kirjeldada, kui kergesti voolab elekter läbi vahelduvvooluahela. See kirjeldab vastuseisu kogusummat, mille vooluahel voolule tekitab. Alalisvooluahelas (DC) kasutatakse takistust samade omaduste kirjeldamiseks, kuid vahelduvvoolusüsteemis tulevad mängu täiendavad tegurid. Elektriline impedants on vahelduvvooluahela tsüklilisuse tõttu nii takistuse kui ka reaktantsi funktsioon.

Üldiselt määrab vooluahela takistuse vabade elektronide arv, mis on juhtmetes elektrivoolu kandmiseks. Näiteks suure läbimõõduga vasktraadil on rohkem vabu elektrone kui väiksema läbimõõduga vasktraadil ja sellel on väiksem takistus. Oma rolli mängib ka juhi jaoks kasutatud metalli tüüp, sest vähem juhtivas metallis on vähem vabu elektrone ja see pakub suuremat takistust voolule.

Elektrilise impedantsi teine ​​komponent, reaktants, on tingitud vahelduvvoolu tsüklilisusest. Tüüpiline majapidamises kasutatav elektrivool pöörab suunda 60 korda sekundis ehk sagedusega 60 Hz. Iga tsükkel põhjustab voolule täiendava elektrilise ja magnetilise vastuse. Seda opositsiooni nimetatakse reaktiivseks.

Nagu takistus, on ka elektrilise impedantsi mõõtühik oomi. Takistust väljendatakse tavaliselt ahela potentsiaalse pinge erinevusena, mis on jagatud ahelat läbiva maksimaalse vooluhulgaga. Elektrilise impedantsi lihtsaim avaldis on näidatud matemaatilises võrrandis Z=V/I, milles Z tähistab impedantsi, V on pinge ja I tähistab voolu.

Elektrilised mõõtmised on kasulikud rohkem kui lihtsalt vaskjuhtmete ja trükkplaatide puhul. Inimkehal on ka teatav juhtivus, takistus ja isegi impedants. Tegelikult on meditsiiniringkond kasutanud elektrilist impedantsi diagnostikavahendina alates 1900. aastate algusest. Impedantsil põhinevad meditsiinilised testid kasutavad ära asjaolu, et erinevatel kudede tüüpidel on erinev impedantsi suurus.

Elektrilise impedantsi kujutise tehnikaid, nagu elektriline impedantstomograafia (EIT), on kasutatud juba aastaid ning need on jätkuvalt paranenud ja populaarsust kogunud. Kuna pahaloomuline kude näitab tavaliselt väiksemat takistust kui tervetel kudedel, on seda tüüpi testid näidanud suurt lubadust rinnavähi varajasel avastamisel. Tüüpiline EIT test hõlmab elektroodide asetamist testitavale kehaosale. Kahele või enamale elektroodile rakendatakse nõrk elektrivool ja mõõdetakse pingeerinevusi. Kõige täpsemate tulemuste saamiseks võib testi korrata mitu korda ja paljude elektroodide kombinatsioonidega.