Vad är en elektrisk impedans?

Elektrisk impedans, ofta helt enkelt kallad impedans, är ett mått som används för att beskriva hur lätt elektricitet flyter genom en växelströmskrets (AC). Den beskriver den totala mängden motstånd som en krets presenterar för strömmen. I en likströmskrets (DC) används resistans för att beskriva samma egenskaper, men i ett AC-system spelar ytterligare faktorer in. Elektrisk impedans är en funktion av både resistans och reaktans, på grund av den cykliska karaktären hos en växelströmskrets.

Generellt bestäms resistansen hos kretsen av antalet fria elektroner som är tillgängliga i ledarna för att bära elektrisk ström. En koppartråd med stor diameter kommer till exempel att ha fler fria elektroner än en koppartråd med mindre diameter, och den kommer att uppvisa ett lägre motstånd. Den typ av metall som används för ledaren spelar också en roll, eftersom en mindre ledande metall har färre fria elektroner och ger högre motstånd mot strömmen.

Den andra komponenten av elektrisk impedans, reaktans, är på grund av att en elektrisk växelström cirkulerar. En typisk hushållsström vänder riktningen 60 gånger per sekund, eller med en hastighet av 60 Hertz. Varje cykel orsakar ytterligare elektrisk och magnetisk opposition till strömmen. Denna opposition kallas reaktans.

Liksom resistans är måttenheten för elektrisk impedans ohm. Impedans uttrycks vanligtvis som skillnaden i potentiell spänning över en krets, dividerat med den maximala mängden ström som passerar genom kretsen. Det enklaste uttrycket för elektrisk impedans visas i den matematiska ekvationen Z=V/I, där Z representerar impedans, V är spänning och I representerar ström.

Elektriska mätningar är användbara för mer än bara koppartrådar och kretskort. Människokroppen har också en viss mängd konduktivitet, motstånd och till och med impedans. Faktum är att det medicinska samfundet har använt elektrisk impedans som ett diagnostiskt verktyg sedan tidigt 1900-tal. Medicinska tester som förlitar sig på impedans drar fördel av det faktum att olika typer av vävnad har olika impedansstorlekar.

Elektriska impedansavbildningstekniker, såsom elektrisk impedanstomografi (EIT), har använts i många år, och de har fortsatt att förbättras och ökat i popularitet. Eftersom malign vävnad vanligtvis uppvisar lägre impedans än frisk vävnad, har denna typ av tester visat sig lovande vid tidig upptäckt av bröstcancer. Ett typiskt EIT-test innebär att man placerar elektroder på den kroppsdel ​​som testas. En svag elektrisk ström appliceras på två eller flera elektroder, och skillnaderna i spänning mäts. Testet kan upprepas flera gånger och över många kombinationer av elektroder för att få de mest exakta resultaten.