Električna impedansa
U elektrotehnici, impedansa je opozicija naizmjeničnoj struji predstavljena kombinovanim efektom otpora i reaktancije u kolu.[1]
Kvantitativno, impedansa elementa kola sa dva terminala je omjer kompleksnog prikaza sinusoidnog napona između njegovih terminala i kompleksnog prikaza struje koja teče kroz njega.[2] Općenito, to ovisi o frekvenciji sinusoidnog napona.
Impedansa proširuje koncept otpora na krugove naizmjenične struje i posjeduje i veličinu i fazu, za razliku od otpora koji ima samo veličinu.
Impedansa se može predstaviti kao kompleksni broj, sa istim jedinicama kao otpor, za koji je SI jedinica ohm (Ω). Njegov simbol je obično Z, a može se predstaviti pisanjem njegove veličine i faze u polarnom obliku |Z|∠θ.
Pojam impedanse je koristan za izvođenje analize naizmjenične struje u električnim mrežama, jer omogućava povezivanje sinusnih napona i struja jednostavnim linearnim zakonom.
Recipročna vrijednost impedanse je admitansa, čija je SI jedinica simens, ranije nazvana mho.
Instrumenti koji se koriste za mjerenje električne impedanse nazivaju se analizatori impedanse.
Historija
urediMožda je najranija upotreba kompleksnih brojeva u analizi kola bila od strane Johanna Victora Wietlisbacha 1879. godine u analizi Maxwellovog mosta. Wietlisbach je izbjegao korištenje diferencijalnih jednačina izražavajući naizmjenične struje i napone kao eksponencijalne funkcije sa imaginarnim eksponentima. Wietlisbach je otkrio da je traženi napon dat množenjem struje sa kompleksnim brojem (impedancijom), iako to nije identificirao kao opći parametar sam po sebi.[3]
Termin impedansa je skovao Oliver Heaviside u julu 1886.[4][5] Heaviside je prepoznao da je "operator otpora" (impedansa) u njegovom operativnom proračunu kompleksan broj. Godine 1887. pokazao je da postoji ekvivalent naizmjenične struje Ohmovom zakonu.[6]
Arthur Kennelly je objavio utjecajan rad o impedanciji 1893. Kennelly je došao do složene reprezentacije brojeva na prilično direktniji način nego koristeći imaginarne eksponencijalne funkcije. Kennelly je slijedio grafički prikaz impedanse (koji prikazuje otpor, reaktanciju i impedansu kao dužine stranica pravokutnog trougla) koji je razvio John Ambrose Fleming 1889. Impedanse bi se tako mogle dodati vektorski. Kennelly je shvatio da je ovaj grafički prikaz impedanse direktno analogan grafičkom predstavljanju kompleksnih brojeva (Argandov dijagram). Problemima u proračunu impedanse se stoga može pristupiti algebarski sa kompleksnim prikazom brojeva.[7][8] Kasnije te iste godine, Charles Proteus Steinmetz je generalizirao Kennellyjev rad na sva kola naizmjenične struje. Steinmetz nije samo impedanse predstavljao kompleksnim brojevima već i napone i struje. Za razliku od Kennellyja, Steinmetz je tako mogao izraziti ekvivalente naizmjenične struje na zakonima jednosmjerne struje kao što su Ohmovi i Kirchhoffovi zakoni.[9] Steinmetzov rad je imao veliki utjecaj na širenje tehnike među inženjerima.[10]
Također pogledajte
urediReference
uredi- ^ Slurzberg; Osterheld (1950). Essentials of Electricity for Radio and Television. 2nd ed. McGraw-Hill. pp. 360 - 362
- ^ Callegaro, L. (2012). Electrical Impedance: Principles, Measurement, and Applications. CRC Press, p. 5
- ^ Kline, Ronald R., Steinmetz: Engineer and Socialist, Johns Hopkins University Press, 1992 ISBN 9780801842986, p. 78.
- ^ Science, p. 18, 1888[Potreban pun citat]
- ^ Oliver Heaviside, The Electrician, p. 212, 23 July 1886, reprinted as Electrical Papers, Volume II, p 64, AMS Bookstore, ISBN 0-8218-3465-7
- ^ Kline, p. 79.
- ^ Kline, p. 81-2.
- ^ Kennelly, Arthur,"Impedance", Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, vol. 10, pp. 175–232, 18 April 1893.
- ^ Kline, p. 85.
- ^ Kline, p. 90-1.