U elektrotehnici, impedancija je mjera u kojoj se krug suprotstavlja strujanju struje. Svi materijali imaju određeni stupanj električnog otpora, što uzrokuje gubitak neke energije u obliku topline i smanjuje protok struje. U slučaju istosmjerne struje (DC), impedancija je jednaka otporu i ovisi isključivo o materijalima od kojih je sklop napravljen. Međutim, za izmjeničnu struju (AC) impedanciji mogu doprinijeti dva dodatna čimbenika: kapacitet i induktivnost. Oni su zajedno poznati kao reaktancija, što je mjera protivljenja promjeni struje koja ovisi o njezinoj frekvenciji i o komponentama kruga.
Izmjenična struja stalno mijenja smjer, i to na zadanoj frekvenciji, koja se mjeri u hercima (Hz), ili ciklusima u sekundi. Obično se električna energija isporučuje na 50 ili 60 Hz, ali to se može promijeniti za određene primjene. Frekvencija se može prikazati kao val na osciloskopu u smislu struje ili napona, pri čemu udaljenost od vrha do vrha predstavlja potpuni ciklus. Stupanj reaktancije u krugu ovisi o frekvenciji napajanja izmjeničnom strujom. Točnije, kapacitivna reaktancija opada s povećanjem frekvencije, dok se induktivna reaktancija povećava.
Kapacitivni reaktans
Kondenzator je uređaj koji može pohraniti električni naboj, a kasnije ga osloboditi. Općenito se sastoji od nevodljivog materijala, ili izolatora, u sendviču između dvije metalne ploče. Kao dio strujnog kruga, omogućuje stvaranje naboja u izolatoru i učinkovito pohranjuje energiju u električnom polju. Kako se naboj povećava, struja se smanjuje. Nakon određenog vremena, kondenzator više neće moći apsorbirati naboj i struja će pasti na nulu, nakon čega će se isprazniti, stvarajući tok elektrona u suprotnom smjeru.
Međutim, ako je AC frekvencija visoka, struja će promijeniti smjer za manje vremena nego što je kondenzatoru potrebno da se “napuni”. Budući da je struja na svom maksimumu na početku ciklusa, kondenzator praktički neće utjecati na visokofrekventno napajanje izmjeničnom strujom. Nasuprot tome, ako je frekvencija niska, to će omogućiti vrijeme da se neki naboj nakupi u kondenzatoru, uzrokujući smanjenje struje prije sljedećeg ciklusa. Kondenzatori se koriste u mnogim popularnim uređajima i gadgetima, pa je kapacitivna reaktancija obično važan čimbenik impedancije.
Induktivni reaktanc
Induktivnost je sklonost promjenjive struje koja teče kroz žicu da inducira suprotnu struju u obližnjem vodiču. To se događa jer promjenjiva električna struja proizvodi promjenjivo magnetsko polje, što zauzvrat uzrokuje strujanje elektrona u bilo kojem provodljivom materijalu unutar njegovog raspona. Kada je žica namotana u zavojnicu, ona tvori induktor i sama će inducirati suprotni tok elektrona ili elektromotornu silu (EMF). Napon induciranog EMF-a raste sa brzinom promjene napona napajanja, pa će povećanjem frekvencije izmjenične struje povećati induktivnu reaktanciju. Kao i kondenzatori, induktori su najčešće korištene komponente.
Kondenzatori i induktori u kombinaciji
Kada su oba uređaja prisutna u krugu, učinci ne ovise samo o frekvenciji izmjenične struje, već i o tome kako su spojeni. Ako su kondenzator i induktor spojeni u seriju, struja u početku raste s frekvencijom, dostižući maksimum u određenoj točki, poznatoj kao rezonancijska frekvencija, a nakon toga pada. Ako su spojeni paralelno, struja pada rastućom frekvencijom sve dok se ne postigne točka u kojoj ne teče. Iza ove točke, protok ponovno raste.
Mjerenje i jedinice
Kao i otpor, reaktancija i impedancija se mjere u omima. U jednadžbama, impedancija je normalno predstavljena simbolom Z, a reaktancija X. Kapacitivna i induktivna reaktancija predstavljene su s XC i XL, redom. Slično Ohmovom zakonu za otpor, ukupna impedancija se može izraziti kao Z=V/I, gdje je Z dan u omima; V je napon, dan u voltima; i I je struja, izražena u amperima.