インピーダンスと抵抗

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インピーダンス:8Ω、のような表示がスピーカーやイヤホンの規格には表示されていますが、抵抗とインピーダンスの違いは何だろうと思ったことがある方は多いのではないでしょうか。インピーダンスという言葉は電子技術者によって頻繁に使われます。しかし、電子回路におけるインピーダンスの意味を正しく説明した書物を私は見たことがありません。超有名な辞典でさえ極めていい加減な説明がされていたりします。ここではこのインピーダンスを少し文学的に説明してみました。尚、抵抗とインピーダンスは大変近い意味の言葉です。

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低周波トランスと抵抗器の外観

 先に抵抗について考えてみましょう。抵抗という言葉は「無駄な抵抗を止める」というように使われますが、電子機器で使われる抵抗も同様の意味を持ちます。つまり電気を流そうとする力(電圧)に抵抗して電気の流れ(電流)を妨げる要素が抵抗です。
この電流を妨げる電気部品が「抵抗器」ですが、一般的に「抵抗」だけで抵抗器を指します。

 抵抗器を電池のプラスとマイナス間に接続すると電流が流れますが、流れる量は抵抗値(この場合も「抵抗」とだけ表現する場合が多い)が大きい程電流は少ししか流れません。つまり大きい値の抵抗ほど、電気の流れを妨げる力が大きいのです。

 抵抗値はΩ(オーム)という単位で表されます。10V(ボルト)の電池のプラスとマイナス端子間に10オームの抵抗をつなぐと1A(アンペア)の電流が流れます。しかし、100オームなら0.1アンペアの電流が流れます。つまり、抵抗値が10倍になると流れる電流は1/10になります。
つまり、抵抗は電流を妨げる働きをして、抵抗値が大きい程 妨げる力も大きいことを示します。

 ではインピーダンスは何なのでしょうか。実はインピーダンスも電気回路では電流を妨げる要素であり、その単位も抵抗と同じΩです。 しかし意味は少し異なります。インピーダンスは他者から働きかけを受ける場合その働きかけにどの位の負担をかけるか、或いは働きかけを行う場合どのくらい相手特性に影響されずに働きかけられるかの特性と言えます。また、インピーダンスは電圧と電流だけとは限らない意味を持ちますが、抵抗は電圧と電流に対してだけ適用されます。けれども、電圧と電流しかない電気回路においてインピーダンスと抵抗は見掛け上あまり違いません。

 意味の違いは微妙です。例えば電気関係の仕事をしている人に、「あの人はインピーダンスが高い」と言えば「あの人はかなり頑固で、多分融通がきかない」、或いは「理解力が乏しくて説明してもどうにもならない人」のように解釈してくれます。
また、ゴムの固まりと岩とでは、岩の方がインピーダンスが高いという表現は、岩の方が固いと意味でも使えます(このような使われ方をすることはあまり有りませんが)。しかし抵抗が大きいというと多くの場合、導電性が低いくらいにしか解釈してもらえません。

 ところで電気には直流と交流があります。直流は電池のようにプラスとマイナスがいつも決まっていて変化しないものを言います。しかし、交流は電圧が変化をして時間と共にプラスとマイナスが入れ替わる動作を繰り返しているものを言います。
そしてプラスとマイナスが1秒間にどの位の早さで入れ替わるかを表すのが周波数です。単位はHz(ヘルツ)で表されます。家庭のコンセントで使用する電気は電圧が100Vの交流ですが、これは1秒間に50回(関東)又は60回(関西)プラスとマイナスが入れ替わります。だから家庭用AC電源の周波数は50ヘルツ又は60ヘルツです。

 抵抗器は原則的に交流にも直流にも同じ抵抗値を持ちます。ところがコイル(導線をぐるぐる巻いたもの)は直流には抵抗値を持たなくて、交流に対しては持ちます。そしてコイルの抵抗値は周波数が高い方が大きくなります。
またコンデンサというものもあって、これには直流は流れませんが(つまり直流には無限大の抵抗値を持つ)、交流は流れます。そして交流の周波数が高いほど抵抗値は低い値になります。

 電気回路ではコイルやコンデンサの様に「周波数によって異なる、或いは異なるかもしれない抵抗値」を持つ、或いは電流によって仕事が行われるなどの動作で電流が変化する、つまり電流が条件や環境変化の影響を受けるような場合にインピーダンスという言葉が多く使われます。
従って、コイル成分をかなり持っている上に、エネルギーを音として放出する動作が電流の流れ具合に影響するスピーカーやイヤホン等はインピーダンスで表示されます。そして、スピーカーやイヤホンのインピーダンスは周波数の違いで異なるので「400Hzにおいて8Ω」の様に条件と共に表示されることが多いのです。
単に抵抗という表現の場合はたいてい直流における抵抗値であり、たとえ交流では異なる値を持つとしてもそのことにあまり意味がないのが普通です。しかし、交流抵抗という言葉も無い訳ではありません。

 アンプ等の入出力端子の抵抗も一般にインピーダンスで呼ばれますが、入力抵抗 或いは出力抵抗と呼ばれることもあります。


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