Elektriline impedants (Z) mõõdab voolu ja pinge muutustele vastuseisu suurust vahelduvvoolus. Impedants arvestab nii takistuse kui ka faasi nihke mõju, mis tekib induktiivsetel ja mahtuvuslikel elementidel.
Impedantsi kirjeldus — kompleksne ja polaarkujul
Impedantsit saab esitada kahel peamisel kujul (vt 2. joonis, "kompleksne impedantsitasand"):
- komplekssuurusena takistuse R (reaalosa) ja reaktiivsuse X (imaginaarne osa) summana, näiteks Z = 1 + 1 j {\displaystyle Z=1+1j}
- või polaarkujul — suurus ja faas (|Z| ja nurk ∠θ {\displaystyle \angle \theta }), näiteks Z = 1.4 ∠ 45 ∘
(1,4 Ω, faas 45°)
Kompleksses vormis Z = R + jX, kus
- R — reaalosa (takistus)
- X — imaginaarne osa (reaktiivsus), positiivne X tähendab induktiivset käitumist, negatiivne X mahtuvuslikku käitumist
Polaarkujul saab: |Z| = sqrt(R² + X²) ja faasinurk θ = arctan(X / R).
Seos takistuse ja impedantsiga
Takistus (R) on voolu vastuseis, mis teisendab elektrienergia soojuseks. Ohmi seadus alalisvoolus on:
V = R ∗ I {\displaystyle V=R*I}
Vahelduvvoolus kehtib analoogne seos faasorvudes (kompleksarvudes):
V = Z ∗ I {\displaystyle V=Z*I}
See tähendab, et sama voolu jaoks tekitab suurem impedants suurema pinge, arvestades ka faasinihet.
Sagedussõltuvus — induktor ja kondensaator
Impedantside sageduskõverad tulenevad induktiivsuse ja mahtuvuse füüsikast. Muutuse kiirust väljendatakse sagedusena f (hertsites) või nurkatsagedusena ω = 2πf.
Induktori impedants:
Induktori jaoks: Z = j 2 π f L {\displaystyle Z=j2\pi fL\,} 
Kondensaatori impedants:
Kondensaatori jaoks: Z = 1 j 2 π f C {\displaystyle Z={\frac {1}{j2\pi fC}}} 
Täpsustuseks: sageli kasutatakse kujul Z_L = jωL ja Z_C = 1/(jωC) = -j/(ωC).
Järgnev käitumine on oluline:
- f = 0 (alalisvool): induktori impedants Z_L = 0 (lühis), kondensaatori impedants Z_C → ∞ (avatud ahel).
- f ↑ (suured sagedused): induktori impedants suureneb proportsionaalselt f-ga (kõrgem takistus), kondensaatori impedants väheneb (läheb lähemale lühisele).
Energialahendus ja faasinurk
Praktiline erinevus takisti ning induktori ja kondensaatori vahel:
- Takisti hajutab energiat soojusena — teeb tööd ja ei tagasta seda allikale.
- Induktor ja kondensaator salvestavad energiat (vastavalt magnet- ja elektriväljas) ning võivad selle vahelduvalt allikale tagasi anda — neis elementides keskmine võimsus ühe täissagedusliku tsükli kohta on null (ideaaltingimustes).
Reaalse vooluahela kombinatsioonid
Impedantsid liidetakse täpselt samamoodi nagu takistused, aga komplekssuurustena:
- Seeriakombinatsioon: Z_total = Z1 + Z2 + ...
- Paralleelkombinatsioon: 1 / Z_total = 1 / Z1 + 1 / Z2 + ...
Peegeldused ja signaaliülekanded
Kui signaali allika, kaabli (edastusliini) ja koormuse impedantsid ei klapi, tekib osa signaalist, mis peegeldub tagasi allikale — see raiskab energiat ja võib põhjustada interferentsi. Peegeldusteguri valem on:
Γ = Z L - Z S Z L + Z S {\displaystyle \Gamma ={Z_{L}-Z_{S} \over Z_{L}+Z_{S}}
kus Γ on peegeldustegur, Z_S on allika impedants ja Z_L koormuse impedants. Peegeldusteguri moodul |Γ| = 0 tähendaks täielikku sobivust (ei peegeldu), |Γ| = 1 tähendaks täielikku peegeldust. Peegeldustegurist saab tuletada ka seisulaine suhet (SWR).
Laineimpedants ja vabavälja väärtus
Igas keskkonnas, milles võib levida laine, on oma laineimpedants. Näiteks vabas ruumis (valguse ja elektromagnetilise kiirguse jaoks) on tüüpiline laineimpedants ligikaudu 377 Ω (\displaystyle \Omega). 
Praktilised märkused ja näide
Ohmi seadus faasorvudes: kui antud on Z = R + jX ja kompleksvool I = |I|∠φ, siis pinge V = Z·I = |Z||I|∠(θ+φ), kus θ on impedantsi faas. Näiteks kui Z = 1 + j1 (Ω), siis |Z| = sqrt(1² + 1²) = 1.414 Ω ja θ = arctan(1/1) = 45° — seega Z = 1.414 ∠45° Ω.
Kokkuvõtlikult aitab impedants analüüsida ja kavandada vooluringe vahelduvvoolu tingimustes, tagamaks õige pingejagamise, energiaedastuse ja minimaalsed peegeldused edastusliinidel.
