Die elektrische Impedanz ist der Betrag des Widerstands, den eine Schaltung einer Strom- oder Spannungsänderung entgegensetzt.
Die beiden wichtigsten Möglichkeiten, eine Impedanz zu schreiben, sind (siehe die 2. Abbildung, "komplexe Impedanzebene")
- mit dem Widerstand "R" (Realteil) und der Reaktanz "X" (Imaginärteil), z.B. Z = 1 + 1 j {\Darstellungsstil Z=1+1j}
- mit einer Grösse und einer Phase (die Grösse | Z | {\darstellungsstil \links\vert Z\rechts\vert }
und dem Winkel ∠ θ {\darstellungsstil \winkel \theta } 
), zum Beispiel Z = 1,4 ∠ 45 ∘ {\Darstellungsstil Z=1,4\Winkel 45^{\Umkreis }} 
(1,4 Ohm bei 45 Grad)
Die Impedanz und der Widerstand sind recht ähnlich:
Im Falle eines Widerstandes widersteht ein Widerstand jedem durch ihn fließenden Strom. Je höher der Widerstand, desto höher ist die Spannung, die benötigt wird, um einen bestimmten Strom zu erreichen. Die Formel lautet: "Je höher der Widerstand, desto höher die Spannung, die zum Erreichen eines bestimmten Stroms erforderlich ist:
V = R ∗ I {\Displaystyle V=R*I}
, wobei V die Spannung, R der Widerstand und I der Strom ist.
Im Falle der Impedanz widersteht eine Induktivität den Änderungen des Stroms und der Kondensator den Änderungen der Spannung.
Der Hauptunterschied zwischen Widerstand und Impedanz ist das Wort "Änderung", die Änderungsrate beeinflusst die Impedanz. Gewöhnlich wird die "Änderung" als Frequenz ausgedrückt, d.h. wie oft pro Sekunde der Strom oder die Spannung die Richtung ändert. Die Formeln lauten:
Für den Induktor: Z = j 2 π f L {\Anzeigestil Z=j2\pi fL\,} 
Für den Kondensator: Z = 1 j 2 π f C {\Anzeigestil Z={\frac {1}{j2\pi fC}}}} 
Wo Z das Symbol für Impedanz ist, ist j die imaginäre Zahl - 1 {\displaystyle {\sqrt {-1}}} 
, π {\displaystyle \pi } 
ist die Konstante pi, f ist die Frequenz, L ist die Induktivität und C ist die Kapazität. Die Einheiten für den Widerstand und die Impedanz sind gleich, das Ohm mit dem Symbol Ω {\displaystyle \Omega } 
(Hauptstadt Omega).
Wie aus den obigen Formeln hervorgeht, variiert die Impedanz in Abhängigkeit von der Frequenz, z.B. bei null Hertz oder Gleichstrom, die Impedanz der Induktivität ist null, wie bei einem Kurzschluss, und die Impedanz des Kondensators ist unendlich, wie bei einem offenen Stromkreis. Die meisten Signale sind die Summe vieler Sinuswellen bei verschiedenen Frequenzen (siehe die Fourier-Transformation für weitere Details), und jedes von ihnen hat eine andere Impedanz.
Ähnlich wie beim Widerstand gilt auch hier: je höher die Impedanz, desto höher die Spannung, die benötigt wird, um einen bestimmten Strom zu erreichen. Die Formel lautet: "Je höher die Impedanz, desto höher die Spannung:
V = Z ∗ I {\Displaystyle V=Z*I}
, wobei V die Spannung, Z die Impedanz und I der Strom ist.
Auf der physischen Ebene werden viele Dinge vereinfacht:
- der Widerstand wird durch die Kollisionen der Elektronen mit den Atomen im Inneren der Widerstände verursacht.
- die Impedanz in einem Kondensator durch die Erzeugung eines elektrischen Feldes verursacht wird.
- die Impedanz in einer Spule durch die Erzeugung eines Magnetfeldes verursacht wird.
Ein wichtiger Unterschied zwischen dem Widerstand und der Impedanz besteht darin, dass ein Widerstand Energie ableitet, er wird heiß, aber eine Induktivität und ein Kondensator speichern die Energie und können diese Energie an die Quelle zurückgeben, wenn sie ausfällt.
Wenn die Impedanz der Quelle, des Kabels und der Last nicht alle gleich sind, wird ein Teil des Signals zurück zur Quelle reflektiert, wodurch Strom verschwendet und Interferenzen erzeugt werden. Das Verhältnis der Reflexion kann mit berechnet werden:
Γ = Z L - Z S Z L + Z S {\Anzeigestil \Gamma ={Z_{L}-Z_{S} \über Z_{L}+Z_{S}}}}
wobei Γ {\Anzeigestil \Gamma } 
(großes Gamma) ist der Reflexionskoeffizient, Z S {\Anzeigestil Z_{S}}
ist die Impedanz der Quelle, Z L {\Anzeigestil Z_{L}}
ist die Impedanz der Last.
Jedes Medium, das eine Welle haben kann, hat eine Wellenimpedanz, sogar der leere Raum (Licht ist eine elektromagnetische Welle und kann sich im Raum bewegen) hat eine Impedanz von etwa 377 Ω Ω {\displaystyle \Omega } .
