Impedanz (Z)

Impedanz ist der komplexe elektrische Widerstand, den ein Stromkreis einem Wechselstrom (AC) entgegensetzt.
Sie wird mit dem Symbol Z bezeichnet, in Ohm (Ω) gemessen und umfasst sowohl den ohmschen Widerstand (R) als auch die Frequenz-abhängige Reaktanz (X).

Mathematische Definition

Die Impedanz ist eine komplexe Größe:

Z = R + jX

Dabei gilt:

• R: Wirkwiderstand in Ohm (Ω)

• X: Reaktanz in Ohm (Ω)

• j: Imaginäre Einheit (√−1)

Der Betrag der Impedanz ergibt sich aus:

|Z| = √(R² + X²)

Komponenten der Reaktanz

Die Reaktanz hängt von der Frequenz ab und setzt sich aus zwei Anteilen zusammen:

• Induktive Reaktanz:
  X_L = 2πfL
  Steigt mit Frequenz f und Induktivität L

• Kapazitive Reaktanz:
  X_C = 1 / (2πfC)
  Sinkt mit steigender Frequenz f und Kapazität C

Anwendungsbeispiel

Ein Lautsprecher mit einer Nennimpedanz von 8 Ω stellt eine frequenzabhängige Last für den Verstärker dar. Die Impedanz ergibt sich aus dem Zusammenspiel von Widerstands-, Induktivitäts- und Kapazitätselementen, etwa durch Schwingspule und Frequenzweiche.
Richtige Impedanzanpassung ist entscheidend für eine effiziente Leistungsübertragung und verzerrungsarme Wiedergabe.

Anwendungsbereiche

• HF- und Mikrowellentechnik: Impedanzanpassung verhindert Reflexionen und optimiert die Signalübertragung bei Antennen und Leitungen

• Energietechnik: Einsatz in Lastflussberechnungen und Fehlerdiagnose in Wechselstromsystemen

• Digitalelektronik: Leitungsempfindlichkeit und Signalintegrität bei Hochfrequenz-Schaltungen

• Audiotechnik: Vermeidung von Fehlanpassungen zwischen Verstärker und Lautsprecher zur Reduzierung von Leistungsverlusten und Verzerrungen