インピーダンス

インピーダンスとは、抵抗のことであり、リアクタンスのことであり、抵抗とリアクタンスを合成したもののことでもあります。記号ではZで表されることが多く、単位は[Ω]です。

前項までで、交流回路の素子には抵抗、コイル、コンデンサの3つがあると紹介しました。コイルの性能はインダクタンスL[H]で、コンデンサの性能は静電容量C[F]で表すことができますが、これらの単位は抵抗R[Ω]とは違うので、変換式を使ってリアクタンスX_LまたはX_C[Ω]に直す必要があります。

以上のことにぴんとこない場合は、抵抗、インダクタンス、静電容量の概要のページを読み返してください。

変換式を使って抵抗もコイルもコンデンサも同じ単位[Ω]で表すことができたら、そこで初めて合成のための計算をすることができます。ただし、合成したものは抵抗ともリアクタンスとも呼びがたいので、これをインピーダンスZ[Ω]と呼んでいます。

つまり、インピーダンスとは、単位が[Ω]となるものの総称だと思ってください。また、前項にてコイルやコンデンサのリアクタンスは位相(=向き、ベクトル)を持つと説明しました。ということは、インピーダンスもベクトルで表すことができます。

インピーダンスZ[Ω]の式の一例として、以下のRLC直列回路では、インピーダンスは次のように書くことができます(RLC直列回路とは、抵抗、コイル、コンデンサが直列に並んだ回路です)。

Zの上に「・」が付いているのは、これがベクトルだということを示しています。また、ωLやωCの前に「j」が付いているのは、これが複素数だということを示しています。前項での説明の通り、リアクタンスは抵抗に対して90°の位相差があるので、有効電力として使われる抵抗Rは実数部、無効電力に対応しているリアクタンスXは虚数部として表現されることが多いです。

また、上式は以下のように変換することができます(これは上式を計算しているだけなので、覚えなくても大丈夫です)。