Co to jest impedancja elektryczna?

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

Ogólnie rzecz biorąc, rezystancja obwodu zależy od liczby wolnych elektronów dostępnych w przewodnikach do przewodzenia prądu elektrycznego. Na przykład drut miedziany o dużej średnicy będzie miał więcej wolnych elektronów niż drut miedziany o mniejszej średnicy i będzie miał niższą rezystancję. Rodzaj metalu użytego do wykonania przewodnika również odgrywa rolę, ponieważ mniej przewodzący metal ma mniej wolnych elektronów i zapewnia wyższą odporność na prąd.

Drugi składnik impedancji elektrycznej, reaktancja, jest spowodowany cyklem przemiennego prądu elektrycznego. Typowy domowy prąd elektryczny zmienia kierunek 60 razy na sekundę lub z szybkością 60 Hz. Każdy cykl powoduje dodatkową opozycję elektryczną i magnetyczną w stosunku do prądu. Ta opozycja nazywa się reaktancją.

Podobnie jak rezystancja, jednostką miary impedancji elektrycznej jest om. Impedancja jest zwykle wyrażana jako różnica potencjału napięcia w obwodzie podzielona przez maksymalną ilość prądu przepływającego przez obwód. Najprostszym wyrażeniem impedancji elektrycznej jest równanie matematyczne Z=V/I, w którym Z oznacza impedancję, V napięcie, a I prąd.

Pomiary elektryczne są przydatne nie tylko w przypadku przewodów miedzianych i płytek drukowanych. Organizm ludzki posiada również pewną przewodność, rezystancję, a nawet impedancję. W rzeczywistości społeczność medyczna używa impedancji elektrycznej jako narzędzia diagnostycznego od początku XX wieku. Testy medyczne, które opierają się 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 rozwijają i zyskują na popularności. Ponieważ złośliwa tkanka zazwyczaj wykazuje niższą impedancję niż zdrowa tkanka, ten rodzaj badań okazał się bardzo obiecujący we wczesnym wykrywaniu raka piersi. Typowy test EIT polega na umieszczeniu elektrod na badanej części ciała. Słaby prąd elektryczny jest doprowadzany do dwóch lub więcej elektrod i mierzone są różnice w napięciu. Test można powtórzyć kilka razy i na wielu kombinacjach elektrod, aby uzyskać jak najdokładniejsze wyniki.