Näivtakistus

Näivtakistus ehk impedants Z {\displaystyle Z} on elektriahela kahe punkti vahel perioodilisele siinuselisele vahelduvasuunalisele elektrivoolule ehk vahelduvvoolule avalduv takistus, mis koosneb kahest põhikomponendist: aktiivtakistus ehk resistants R {\displaystyle R} ‒ iseloomustab elektrienergia muundumist teist liiki energiaks, näiteks soojuseks; reaktiivtakistus ehk reaktants X {\displaystyle X} ‒ iseloomustab elektrienergia perioodilist kadudeta toimuvat muutumist magnetvälja või elektrivälja energiaks. Geomeetriliselt on näivtakistus Z {\displaystyle Z} esitatav hüpotenuusina täisnurkses kolmnurgas, mille kaatetiteks on R {\displaystyle R} ja X {\displaystyle X} . Faasinurk φ = arctan ( X / R ) {\displaystyle \varphi ={\text{arctan}}\,(X/R)} näitab faasinihet näivtakistusega Z {\displaystyle Z} ahelaosale langeva siinuselise vahelduvpinge ja seda ahelaosa läbiva siinuselise vahelduvvoolu vahel. Induktiivsete ahelaelementide reaktiivtakistus on induktiivtakistus X = X L = ω L = 2 π f L {\displaystyle X=X_{L}=\omega L=2\pi fL} ja mahtuvuslike elementide reaktiivtakistus on mahtuvustakistus X = X C = − 1 ω C = − 1 2 π f C {\displaystyle X=X_{C}=-{\frac {1}{\omega C}}=-{\frac {1}{2\pi fC}}} . Seega on impedants sagedusest f {\displaystyle f} sõltuv suurus. Seda sagedussõltuvust nimetatakse ka impedantsi sagedusspektriks ehk impedantsspektriks. Induktiivtakistust loetakse positiivseks ( X L > 0 {\displaystyle X_{L}>0} ) ja mahtuvustakistust negatiivseks ( X C < 0 {\displaystyle X_{C}<0} ). Näivtakistust saab esitada kompleksarvu kujul kas komponentide R {\displaystyle R} ja X {\displaystyle X} kaudu (graafiliselt ristkoordinaatides) või faasinurga φ {\displaystyle \varphi } kaudu (polaarkoordinaatides): Z _ = R + j X = | Z _ | ⋅ e j φ , {\displaystyle {\underline {Z}}=R+\mathrm {j} X=|{\underline {Z}}|\cdot e^{\mathrm {j} \varphi },} kus R {\displaystyle R} on aktiivtakistus (kompleksimpedantsi reaalosa); X {\displaystyle X} on reaktiivtakistus (kompleksimpedantsi imaginaarosa); | Z _ | {\displaystyle |{\underline {Z}}|} on kompleksimpedantsi moodul; φ {\displaystyle \varphi } on faasinihkenurk (kompleksimpedantsi argument); j {\displaystyle \mathrm {j} } on imaginaarühik; e {\displaystyle e} on naturaallogaritmide alus. Komponentide kaudu esitamise puhul on moodul (komplekstakistuse absoluutväärtus) Z {\displaystyle Z} arvutatav valemiga | Z _ | = R 2 + X 2 {\displaystyle |{\underline {Z}}|={\sqrt {R^{2}+X^{2}}}} . Komplekstakistuse pöördsuurus on kompleksjuhtivus. Kui kompleksjuhtivuse ja komplekstakistuse vahel kehtib seos Y _ = 1 / Z _ {\displaystyle {\underline {Y}}=1/{\underline {Z}}} , seda ka moodulite jaoks Y = 1 / Z {\displaystyle Y=1/Z} , siis reaalosa ja imaginaarosa jaoks lihtne pöördseos ei kehti, sest aktiiv- ja reaktiivtakistuslike osade ühendusviisid on erinevad: impedantsi puhul on ühendus järjestikune ja kompleksjuhtivuse korral paralleelne. Otseselt vastab esitusele Z _ = R + j X {\displaystyle {\underline {Z}}=R+\mathrm {j} X} aktiivtakistuse ja reaktiivtakistuse järjestikühendus. Suurema arvu elementidega lülituste korral või elementide paralleelse ühenduse korral avalduvad R {\displaystyle R} ja X {\displaystyle X} lülituse kõikide elementide parameetrite kaudu ja osutuvad sagedusest sõltuvateks. Kahekomponendiline aseskeem ei kirjelda objekti elektrilisi omadusi piisavalt täpselt ja kasutusel on kolme või enama komponendiga aseskeemid. Näiteks induktiivpooli aseskeem sisaldab peale järjestikku ühendatud induktiivsuse L {\displaystyle L} ja pooli traadi aktiivtakistuse r {\displaystyle r} kolmanda komponendina veel konstruktiivset paralleelset mahtuvust C p {\displaystyle C_{p}} . Väga keerukateks kujunevad bioloogiliste objektide elektrilise impedantsi ehk elektrilise bioimpedantsi aseskeemid. Keerukad on aseskeemid ka elektrokeemiliste objektide impedantsi ehk elektrokeemilise impedantsi puhul, kus tihti lisanduvad objekti aseskeemile veel mõõtmise teostamiseks vajalike elektroodide aseskeemid, mille olemasolu impedantsi mõõtmise tulemuste interpreteerimisel tihti ei saa ignoreerida. Komplekstakistuse parameetrite mõõtmiseks kasutatakse komplekstakistuse mõõtureid. Aktiivtakistus Reaktiivtakistus Elektriline bioimpedants Impedants