Электрическое сопротивление
Электрическое сопротивление - это величина сопротивления, которое цепь представляет для изменения тока или напряжения.
Два основных способа написания импеданса: (см. 2-ой рисунок, "комплексная плоскость импеданса").
- с сопротивлением "R" (реальная часть) и реакцией "X" (воображаемая часть), например Z = 1 + 1 j {\displaystyle Z=1+1j}.
- с амплитудой и фазой (размер | Z | {\displaystyle \left\vert Z\right\vert }
и углом ∠ θ {\displaystyle \angle \theta }. 
), например Z = 1.4 ∠ 45 ∘ {\displaystyle Z=1.4\angle 45^{\circ }} 
(1,4 Ом при 45 градусах)
Импеданс и сопротивление очень похожи:
В случае сопротивления резистор сопротивляется любому току, проходящему через него. Чем выше сопротивление, тем выше напряжение, необходимое для достижения заданного тока. Формула такая:
V = R ∗ I {\displaystyle V=R*I}
, где V - напряжение, R - сопротивление, а I - ток.
В случае импеданса индуктор сопротивляется изменениям тока, а конденсатор сопротивляется изменениям напряжения.
Ключевым различием между сопротивлением и импедансом является слово "изменение", скорость изменения влияет на импеданс. Обычно слово "изменение" выражается в виде частоты, количества раз в секунду изменения тока или направления изменения напряжения. Формулы таковы:
Для индуктора: Z = j 2 π f L {\displaystyle Z=j2\pi fL,} 
Для конденсатора: Z = 1 j 2 π f C {\displaystyle Z={\frac {1}{j2\pi fC}}} 
Где Z - символ импеданса, j - воображаемое число - 1 {\displaystyle {\sqrt {-1}}} 
π {\displaystyle \pi }
- постоянный пи, f - частота, L - индуктивность, а C - емкость. Единицы сопротивления и импеданса одинаковы, ом с символом Ω {\displaystyle \Omega }. 
(Капитал Омега).
Как видно из приведенных выше формул, импеданс изменяется в зависимости от частоты, например, при нулевом герце или постоянном токе, импеданс индуктора равен нулю, как при коротком замыкании, а импеданс конденсатора бесконечен, как при разомкнутом замыкании. Большинство сигналов представляет собой сумму многих синусоидальных волн на различных частотах (более подробно см. преобразование фурье), и каждый из них испытывает различный импеданс.
Подобно сопротивлению, чем выше импеданс, тем выше напряжение, необходимое для достижения заданного тока. Формула такая:
V = Z ∗ I {\displaystyle V = Z*I}
, где V - напряжение, Z - импеданс, а I - ток.
На физическом уровне, упрощая многие вещи:
- Сопротивление вызвано столкновениями электронов с атомами внутри резисторов.
- импеданс в конденсаторе обусловлен созданием электрического поля.
- импеданс в индукторе вызван созданием магнитного поля.
Одно из важных различий между сопротивлением и импедансом заключается в том, что резистор рассеивает энергию, он нагревается, но индуктор и конденсатор накапливают энергию и могут вернуть ее источнику, когда она падает.
Если импеданс источника, кабеля и нагрузки не одинаков, то часть сигнала отражается обратно на источник, напрасно тратя энергию и создавая помехи. Соотношение отражений может быть рассчитано с помощью:
Γ = Z L - Z S Z L + Z S {\displaystyle \Gamma ={Z_{L}-Z_{S} \over Z_{L}+Z_{S}} 
Где Γ {\displaystyle \Gamma } 
(капитальная гамма) - коэффициент отражения, Z S {\displaystyle Z_{S}}
- импеданс источника, Z L {\displaystyle Z_{L}
- импеданс нагрузки.
Любая среда, которая может иметь волну, имеет волновое сопротивление, даже пустое пространство (свет - это электромагнитная волна, и она может перемещаться в пространстве) имеет импеданс около 377 Ω {\displaystyle \Omega }. .
Сигнал частично отражается обратно при изменении импеданса.
Графическое представление комплексной плоскости импеданса
Источник питания переменного тока, подающий напряжение V {\displaystyle \scriptstyle V}. 
через импеданс Z {\displaystyle \scriptstyle Z} 
вождение течения I {\displaystyle \scriptstyle I}
.
Этап
Через резистор и напряжение, и ток идут вверх и вниз одновременно, говорят, что они находятся в фазе, но с импедансом это другое, напряжение смещается на 1/4 длины волны за током в конденсаторе, и вперед в индукторе.
Длина волны 1/4 обычно представлена воображаемым числом "j", которое также эквивалентно смещению на 90 градусов.
Использование воображаемого числа "j" значительно упрощает математику, позволяет вычислить суммарный импеданс так же, как это делается с резисторами, например, резистор плюс импеданс последовательно - это R+Z, а параллельно - это (R*Z)/(R+Z).
Через конденсатор (верхний), напряжение (красный) меняется после тока (синий), через индуктор (нижний) это раньше. Разность фаз между напряжением и током составляет 1/4 длины волны.
Вопросы и ответы
В: Что такое электрическое сопротивление?
О: Электрическое сопротивление - это величина сопротивления, которое цепь оказывает изменению тока или напряжения.
В: Как можно записать электрический импеданс?
О: Электрический импеданс можно записать с помощью сопротивления "R" (реальная часть) и реактивности "X" (мнимая часть), а также с помощью величины, фазы, размера и угла.
В: В чем разница между сопротивлением и импедансом?
О: Ключевое различие между сопротивлением и импедансом заключается в слове "изменение"; другими словами, скорость изменения влияет на импеданс. Сопротивление сопротивляется любому проходящему через него току, в то время как индуктор сопротивляется изменению тока, а конденсатор - изменению напряжения.
В: Какие формулы связаны с сопротивлением и импедансом?
О: Для сопротивления V=R*I, где V - напряжение, R - сопротивление, а I - ток; для индуктора Z=j2πfL; для конденсатора Z=1/j2πfC; где Z - сопротивление, j - мнимое число -1, π - постоянная пи, f - частота, L - индуктивность, C - емкость.
В: Каковы некоторые физические объяснения соотношения сопротивления и импеданса?
О: Сопротивление вызывается столкновением электронов с атомами внутри резисторов, в то время как сопротивление индуктора возникает из-за создания электрического поля, а сопротивление конденсатора - из-за создания магнитного поля. Кроме того, резисторы рассеивают энергию, в то время как индукторы и конденсаторы накапливают энергию, которая затем может быть возвращена в источник, когда он выйдет из строя.
В: Как рассчитать коэффициент отражения?
О: Коэффициент отражения можно рассчитать с помощью формулы Γ=(ZL-ZS)/(ZL+ZS), где Γ (заглавная гамма) означает коэффициент отражения; ZS означает импеданс источника; ZL означает импеданс нагрузки.
