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インピーダンス(impedance)は、圧と量の比を表す単語である。圧と量の積は仕事率である。英語の impedance という単語の意味は多岐にわたるが、 を参照。

◆電気回路におけるインピーダンス

電気回路におけるインピーダンス()は、交流回路におけるフェーザ表示された電圧と電流の比である。単位としてはオーム(表記は[外部リンク]Ω)が用いられる。

インピーダンスは、直流におけるオームの法則の電気抵抗の概念を複素数に拡張し、交流に適用したものである。

複素数であるインピーダンスにおいてその実部 (Re) をレジスタンス (resistance) または抵抗成分、虚部 (Im) をリアクタンス (reactance)) と呼ぶ。

以下では、電気電子工学の慣例に従い、虚数単位として $\backslash rm\; j$ を用いる。$\backslash omega\; =\; 2\backslash pi\; f$ を交流の角周波数とする。

◇抵抗のインピーダンス

直流における電気抵抗が$R$であるとき、そのインピーダンスは単に$R$である。これはインピーダンスの実部がレジスタンスであることに他ならず、複素平面で右に向いたベクトルであることを示している。

◇インダクタのインピーダンス

インダクタンスが$L$であるインダクタ (コイル) によるインピーダンスを特に誘導リアクタンス$X\_\{\backslash rm\; L\}$といい、次のように表される。

:$\backslash bold\{\}X\_\{\backslash rm\; L\}\; =\; \{\backslash rm\; j\}\backslash omega\; L$

これは誘導リアクタンスが複素平面で上に向いたベクトルであることを示している。

◇キャパシタのインピーダンス

キャパシタンス (静電容量) が$C$であるキャパシタ(=コンデンサ)によるインピーダンスを特に容量リアクタンス$X\_\{\backslash rm\; C\}$といい、次のように表される。

:

特に $X=0$ のとき、すなわち $\backslash omega\; =\; \backslash frac\{1\}\{\backslash sqrt\{LC\; -->$ あるいは のとき $Z=R$ でインピーダンス最小 (共振) となる。

◇分布定数線路の特性インピーダンス

上記の R, L, C 集中定数素子のインピーダンスに対して分布定数回路、特に分布定数線路にも電圧と電流の比としてのインピーダンスがある。これは特性インピーダンスと呼ばれ、交流、特に高周波の伝送に用いられる同軸ケーブルあるいは平行線路等において重要な特性値である。

単位長あたりのインダクタンスが$L$の導体、単位長あたりのキャパシタンスが$C$の絶縁体による損失のない均一な伝送路の特性インピーダンス$Z\_0$は次式で表される。

:

◆エネルギー変換を伴う素子のインピーダンス

電気回路の範疇・領域を逸脱して電気エネルギーが他のエネルギーへの変換を伴う素子・機器では特別な考察が必要である。

◇熱エネルギーへの変換

工業製品としてニクロム線ヒーターなどがあるが、これは単にジュール熱を発生する電気抵抗として議論できる。

電気抵抗 $R$ [外部リンク]Ω で $P=IE=I^2R=E^2/R$[外部リンク]W の電力が $t$ [外部リンク]秒間消費されたときに発生する熱量、すなわちジュール熱の量 $Q$ は、$Q=Pt\backslash ,$ [外部リンク]Jである。

◇電磁波エネルギーへの変換

高周波電流を電磁波に変換する素子は空中線あるいはアンテナと呼ばれる。電気回路としてのアンテナは LC 直列回路であり、導線中に微量の抵抗成分 R がある。通常のアンテナは共振状態にあることを考慮すると、上記のRLC回路での議論に基づき、インピーダンスはその微量の抵抗成分 R のみとなってしまうがこれは誤りである。アンテナは高周波エネルギーの伝播媒体である同軸ケーブルあるいは平行線路と、電磁波の伝播媒体である空中 (誘電体) のインピーダンス変換器である。同軸ケーブル等で伝送された高周波エネルギーが電磁波エネルギーに変換される際に、電気回路側ではそれが単にエネルギー消費されたと見える。この見かけのエネルギー消費に対応する実数成分としての電気抵抗 $R\_i$ (放射抵抗または輻射抵抗という)を擬似的に考えるとアンテナのインピーダンスは $Z\; =\; R\; +\; R\_i$ である。通常は $R\; \backslash ll\; R\_i,\; R\; \backslash approx\; 0$ とみなせる。アンテナの代表的なインピーダンスは 50, 73Ω等である。アンテナのインピーダンスは周波数によって変化するものであるものの、アンテナは通常、共振周波数に十分近い周波数の範囲で使用されるため、インピーダンスは一定とみなすことができる。または、インピーダンスが一定とみなせる周波数の範囲が、アンテナが動作する周波数の範囲の定格として表示されているともいえる。

◇音響エネルギーへの変換

ヘッドフォン、スピーカーなどは低周波電流を空気振動に変換する素子である。電気回路としてのスピーカーなどはインダクタンス L からなる回路 (電磁石を想像されたい) であり、導線中の微量の抵抗成分 R がある。上記のアンテナと同様、単なる RL 直列回路としての議論は間違いである。低周波電気エネルギーが「電磁石」によって空気振動すなわち音響エネルギーに変換され、ここで電気回路側としては単にエネルギー消費されたと見える。この見かけのエネルギー消費に対応する実数成分としての電気抵抗 $R\_i$ を擬似的に考え、$Z\; =\; R\; +\; R\_i\; +\; j\backslash omega\; L$ がそこでのインピーダンスとなる。普通は絶対値表示を行い、スピーカー等の代表的な表示インピーダンスは8Ωである。ただし本来、このインピーダンスは周波数によって変化する。

◆その他の分野におけるインピーダンス

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