Top 26 임피던스 란 The 51 New Answer

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‘임피던스’ 이제 확실히 알겠어요.

임피던스란? 저항과의 차이

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가성비충

저항이란

임피던스란

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ÀÓÇÇ´ø½º

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교류전압에서 저항 캐패시터 인덕터는 어떻게 동작하지

임피던스란

임피던스 리액턴스 저항의 수식 관계

회로 부품 구성별 임피던스 공식

용량성 리액턴스란 Capacitance Reactance

유도성 리액턴스란 Inductive Reactance

임피던스란? 저항과의 차이

많은 분들이 저항과 임피던스의 대략적인 의미는 알고 있으나, 차이를 설명하 기는 어려운 경우가 많습니다. 가볍게 임피던스와 저항의 차이를 다뤄보겠습니다.

임피던스와 저항의 차이에 대해 알아보자

저항이란?

띠저항

먼저 임피던스를 알기 전에 저항을 알고 넘어가야 합니다.전기적 의미에서의 저항은 전류의 흐름을 방해하는 역할을 하는 물체입니다. 이 저항에 전류가 흐르면 저항은 열과 빛을 발생합니다. 이 열의 성질을 이용한 것이 전기 히터이고, 빛을 이용한 것이 백열전구입니다. 전기 회로에서는 이 저항을 이용하여 전류를 적절한 양으로 조정하여 사용하기도 합니다.

전기 회로에서 저항은 Resistance의 앞글자를 따서 R, 단위는 Ω (옴)을 사용하여 나타냅니다. 다들 어렸을 때 배우셨을 겁니다. 그림 기호는 아래와 같습니다. 톱니 모양의 기호 또는 직사각형의 기호가 사용되고 있습니다. 참고로 저항이 0옴인 물체는 세상에 없습니다. 우리가 흔히 도체로 알고 있는 구리선 또한 0옴에 가까운 것이지 0옴은 아닙니다. 여기서 이 저항의 크기에 따라 도체와 절연체로 구분되는 것입니다. 절연체는 대표적으로 고무, 유리 등이 있습니다.

저항 심벌

임피던스란?

임피던스 또한 저항과 마찬가지로 역할은 전류의 흐름을 방해하는 물체입니다.다만 ‘교류 회로’에서만 사용됩니다. 그 이유는 직류 회로에서는 위에서 언급한 저항만이 전류의 흐름을 방해합니다. 그러나 교류 회로에서는 코일과 콘덴서 또한 전류의 흐름을 방해하기 때문입니다. 임피던스는(Impedance) 알파벳 Z로 나타내고, 단위는 저항과 같은 Ω (옴)을 사용합니다. 왜 하필 Z로 표기하는지 그 이유는 잘 모르겠습니다.

코일은 왜?

코일

코일은 전원의 종류에 따라 저항의 크기가 변하는 물체입니다.구리 선을 감은 부품으로 주로 모터나 변압기에 이용되고 있습니다. 직류 회로의 경우 저항이 거의 0Ω에 가깝습니다. 그렇기 때문에 직류 회로에서는 저항이 되지 않는 것입니다. 반대로 교류 회로에서는 주파수가 높을수록 저항이 커지고, 이에 따라 전류의 흐름을 방해하게 됩니다.

표기는 알파벳 L, 단위는 H (헨리)를 사용하여 나타냅니다. 이 특성은 단순히 이론이 아니라 굉장히 중요합니다. 예를 들어 테스터를 이용하여 변압기의 저항값을 측정하면 0옴이 측정됩니다. 그러나 이것은 단락이 아닌 직류 회로에서의 코일의 특성 때문에 그렇습니다.

코일의 기호

콘덴서는 왜?

콘덴서 (캐패시터)

콘덴서는 노이즈 제거 및 전압을 안정시키기 위한 목적으로 주로 사용되는데요, 코일과 마찬가지로 전원의 종류에 따라 저항의 값이 달라집니다.그러나 큰 차이는 직류 회로에서는 전류가 흐르지 않습니다. 이것은 수식에서 보면 직류 회로에서 콘덴서의 저항값이 무한대에 가깝다는 것을 알 수 있습니다. 반대로 교류 회로에서는 주파수가 높을수록 저항이 작아지고, 전류가 잘 흐르게 됩니다. 알파벳 C로 표기하고 단위는 F (패럿)을 사용합니다.

콘덴서 기호

요약

직류 회로에서 전류의 흐름을 방해하는 요소는 저항, 교류회로에서 전류의 흐름을 방해하는 요소는 저항 + 코일 + 콘덴서이다.이것을 구분하기 위해 각각 저항과 임피던스라 부르며, 단위는 ‘옴’으로 같다.

임피던스(impedance)란? 리액턴스(reactance)란? 차이 완벽 이해하기!

아래 포스팅 내용에 있는 사진들을 클릭하면 선명하게 확대 하여 보실 수 있습니다

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교류전압에서 저항, 캐패시터, 인덕터는 어떻게 동작하지?

임피던스를 알아보기 전에 저항, 인덕터, 캐패시터 부품에 AC전압이 인가되면

어떻게 되는지 먼저 알아보겠습니다.

교류AC 전압이 저항, 인덕터, 캐패시터 회로에 인가되면 각각의 부품들은 어떻게 동작할까요?

AC전압이 인가되면

저항: 전류 흐름을 방해

인덕터: 유도성 리액턴스로 전류 흐름을 방해

캐패시터: 용량성 리액턴스로 전류 흐름을 방해

여기서 리액턴스란 교류전압이 인가되었을 때 인덕터, 캐패시터가 전류 흐름을 방해하는 성질을 의미합니다.

인덕터는 유도성 리액턴스(XL)라고 하고

캐패시터는 용량성 리액턴스(Xc)라고 합니다.

용량성 리액턴스는 아래 포스팅을 참고해주세요.

2020.08.04 – [회로/전자 회로] – 캐패시턴스란?, 용량성 리액턴스란? capacitance, reactance 차이

임피던스란?

AC 전압이 인가되는 회로입니다.

회로는 캐패시터, 인덕터, 저항으로 구성되어 있습니다.

위에서 얘기한것처럼 AC전압이 인가되면 인덕터, 캐패시터 모두 전류 흐름을 방해하는 성질인

리액턴스(XL, Xc)가 존재하게 됩니다.

저항과 리액턴스의 총 합을 임피던스라고 하며

임피던스는 ‘Z’ 기호를 사용하고 단위는 ohm(Ω)을 사용합니다.

임피던스, 리액턴스, 저항의 수식 관계

임피던스, 리액턴스, 저항은 피타코라스의 수식에 대입할 수 있습니다.

저항을 R, 리액턴스를 X라고 하면

Z = 루트(R^2+ X^2)입니다.

여기서 “리액턴스 X = 인덕터의 유도성 리액턴스 – 캐패시터의 용량성 리액턴스” 입니다.

X = XL – Xc

회로 부품 구성별 임피던스 공식

Z = 루트(R^2 + X^2) 공식을 이용하여 회로 부품 구성별 임피던스 공식을 참고하시면 됩니다.

위 수식을 보시면 크게 어렵게 이해하지 않으실 거라 생각합니다.

마지막으로 캐패시터, 인덕터의 리액턴스 공식을 공부하고 마무리하도록 하겠습니다.

용량성 리액턴스란? Capacitance Reactance

Xc = 1 / 2ㅠfc 입니다.

캐패시터는 직류를 차단하고 교류를 잘 통과시킨다는 사실을 아시나요?

위 공식을 이해하시면 그 이유를 알 수 있습니다.

분모에 주파수(f)가 작아지면 Xc 리액턴스 값이 커지게 됩니다.

리액턴스는 전류 흐름을 방해하는 성질이니 주파수가 작아지면 리액턴스 값이 커져 전류가 잘 흐르지 못하겠네요.

그런데 주파수가 작다는 건 위아래로 움직이는 파동이 적게 발생하는 걸 의미하고 이는 DC 전압을 의미하게 됩니다.

즉, DC전압이 왜 캐패시터를 잘 통과하지 못하는지 Xc 용량성 리액턴스 공식으로 이해할 수 있습니다.

유도성 리액턴스란? Inductive Reactance

캐패시터와 반대로 인덕터는 AC 전류를 잘 통과시킵니다.

유도성 리액턴스 XL 공식을 보시면 마찬가지로 그 이유를 알 수 있습니다.

XL = 2ㅠfL

주파수 f 값이 커지면 XL 값도 같이 커지게 됩니다.

주파수가 크다는 건 위아래 움직이는 파동이 많이 발생하는걸 의미하고

이는 AC 교류를 의미합니다.

인덕터는 AC 교류가 흐르면 XL 값이 커지고 전류의 흐름을 방해하게 되는 것이죠.

위키백과, 우리 모두의 백과사전

임피던스는 여기로 연결됩니다. 다른 뜻에 대해서는 는 여기로 연결됩니다. 다른 뜻에 대해서는 임피던스 (동음이의) 문서를 참고하십시오.

온저항(impedance 임피던스[*] )은 회로에서 전압이 가해졌을 때 전류의 흐름을 방해하는 값이다. 임피던스의 값은 교류 회로의 전압과 전류의 비로 나타낼 수 있으며, 일반적으로 교류 전압의 진동수에 의존한다. 교류 회로에서 임피던스는 저항 개념의 확장인데, 크기값만 갖는 저항과 달리 크기와 위상의 값을 갖는다. 직류 회로에서는 임피던스와 저항이 같은데, 이는 임피던스의 위상각이 0이라 생각하면 된다. 전기 회로망에서 교류 회로를 분석할 때 임피던스가 자주 사용되는데, 임피던스를 이용하면 삼각함수의 형태를 갖는 전압과 전류의 관계를 직선으로 나타낼 수 있기 때문이다.

임피던스는 복소수로 표시되며, 국제단위계에서 단위는 옴(Ω)이다. 임피던스의 기호는 보통 Z {\displaystyle Z} 로 나타내며, 크기와 위상각을 함께 나타낼 때에는 ∣ Z ∣ ∠ θ {\displaystyle \mid Z\mid \angle \theta } 의 형태로 나타낼 수 있다. 보통 복소평면에 나타내는 방법이 회로를 분석할 때 가장 많이 쓰인다. 직류회로의 전기저항과는 달리 온저항이 큰 것이 꼭 온저항이 작은 것보다 저항이 크다고 단정지을 수는 없다. 서로 다른 두 회로를 연결할 때는 각 회로의 온저항을 같게 해주는 것이 원칙이다.

임피던스의 역수는 어드미턴스로, 국제단위계에서 단위는 지멘스(S)이다.

이하에서는 j {\displaystyle j} : 허수단위, ω {\displaystyle \omega } : 교류의 각진동수로 놓는다.

전기저항 에 의한 것 [ 편집 ]
저항이라고 한다. 전기 저항을 R {\displaystyle R} , 전기 저항에 의한 온저항을 Z R {\displaystyle Z_{\rm {R}}} 로 놓으면 다음과 같은 식이 성립한다.

Z R = R {\displaystyle Z_{\rm {R}}=R}

유도계수 에 의한 것 [ 편집 ]
유도 리액턴스라고 한다. 인덕턴스를 L {\displaystyle L} , 인덕턴스에 의한 온저항을 Z L {\displaystyle Z_{\rm {L}}}

Z L = j ω L {\displaystyle Z_{\rm {L}}=j\omega L}

전기용량 에 의한 것 [ 편집 ]
용량 리액턴스라고 한다. 전기용량을 C {\displaystyle C} , 전기용량에 의한 온저항을 Z C {\displaystyle Z_{\rm {C}}} 으로 놓으면 다음과 같은 식이 성립한다.

Z C = 1 j ω C {\displaystyle Z_{\rm {C}}={\frac {1}{j\omega C}}}

RLC 직렬회로에 있어서 총 온저항을 Z {\displaystyle Z} , 리액턴스를 X {\displaystyle X} , 가해준 전압의 복소수 표시를 V {\displaystyle V} , 실효치를 V e {\displaystyle V_{\rm {e}}} , 흘려주는 전류의 복소수표시를 I {\displaystyle I} , 실효치를 I e {\displaystyle I_{\rm {e}}} 라고 놓으면 다음과 같은 식들이 성립한다.

Z = R + j ω L + 1 j ω C = R + j X {\displaystyle Z=R+j\omega L+{\frac {1}{{j}\omega C}}=R+jX} X = ω L − 1 ω C {\displaystyle X=\omega L-{\frac {1}{\omega C}}} V = I Z {\displaystyle V=IZ} V e = | V | = I e | Z | {\displaystyle V_{\rm {e}}=|V|=I_{\rm {e}}|Z|} V e = I e R 2 + X 2 {\displaystyle V_{\rm {e}}=I_{\rm {e}}{\sqrt {R^{2}+X^{2}}}}

또한, 전압에서 전류의 위상차 ϕ {\displaystyle \phi } 는 다음 식으로 나타낼 수 있다.

ϕ = tan − 1 ⁡ X R {\displaystyle \phi =\tan ^{-1}{\frac {X}{R}}}

같이 보기 [ 편집 ]

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임피던스란? 저항과의 차이

ÀÓÇÇ´ø½º

임피던스(impedance)란? 리액턴스(reactance)란? 차이 완벽 이해하기!

온저항 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전

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임피던스 란

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