Impédance
Définition rapide :
L’impédance est une grandeur physique d’inertie qui s’oppose à la propagation d’un phénomène ondulatoire (périodique) comme les courants électriques alternatifs sinusoïdaux (signaux audio) dans un circuit ou les ondes sonores dans un milieu (acoustique) pour citer les phénomènes retrouvés en hifi.
Cette grandeur s’exprime en ohm et elle est notée avec la lettre grecque majuscule oméga : Ω.
Détails :
En hifi, on s’intéresse à l’impédance en particulier pour le couplage d’enceintes acoustiques à un amplificateur de puissance.
L’impédance est une transposition de la résistance électrique d’un courant électrique continu selon la loi d’Ohm à un courant électrique alternatif sinusoïdal.
Même si l’impédance est plus difficile à appréhender, les règles de montage de résistances électriques s’appliquent de la même manière.
Ainsi, les résistances montées en série s’additionnent. Courant continu : R = R1 + R2 + … + Rn (R est la résistance en Ω) Courant alternatif : Z = Z1 + Z2 + … + Zn (Z est l’impédance en Ω également)
Et, les résistances montées en parallèle s’additionnent par leurs inverses. Courant continu : R = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn Courant alternatif : Z = 1/Z1 + 1/Z2 + … + 1/Zn
L’attention doit être portée quand 4 enceintes sont raccordées à un ampli, car 2 enceintes reliées au même bornier constituent un montage en parallèle.
La puissance d’un ampli est donnée en watt par canal pour une impédance (parfois nommée charge).
Par exemple, 2 x 50 W sous 8 Ω et 2 x 100 W sous 4 Ω.
La puissance fournie par l’ampli double quand l’impédance est moitié moindre (peut varier selon l’ampli).
Les enceintes sont données pour une impédance nominale à une fréquence donnée. L’impédance est généralement donnée par les fabricants à 8 Ω pour la fréquence de 1 kHz. Mais, l’impédance varie avec la fréquence du courant, elle diminue ou augmente proportionnellement à la fréquence.
Si 2 enceintes de 4 Ω sont branchées sur le même bornier, l’impédance résultante est Z = 1/4 + 1/4 = 0,5 Ω. L’ampli doit alors fournir une forte puissance pour laquelle il n’est peut-être pas conçu. Alors, il risque fort de subir des dommages tout comme les enceintes.
L’impédance est également donnée pour les entrées de lignes. Elle est généralement de 47 kΩ.
L’impédance des casques varie de l’ordre des dizaines aux centaines d’ohms. Plus l’impédance est importante, plus la puissance de l’ampli casque devra être élevée.
L’impédance est l’opposition d’un circuit électrique au passage d’un courant alternatif sinusoïdal et sa définition est la généralisation de la loi d’Ohm appliquée au courant alternatif.
Courant continu ; R = U/I ou résistance = tension/intensité. Courant alternatif : Z = U/I mais ici, l’impédance Z est un nombre complexe et la tension comme l’intensité aussi, car elles sont de forme sinusoïdale.
Il y a dans l’impédance la notion de déphasage du signal électrique entre la phase initiale et la phase à la sortie du circuit. Ce déphasage correspond à l’angle entre l’amplitude sortante et l’amplitude entrante.
L’impédance s’exprime comme la somme d’une partie réelle et d’une partie imaginaire au sens mathématique.
Z = R + jX
La partie réelle R est la résistance.
La partie imaginaire X est la réactance.
L’unité imaginaire j est préférée à i pour éviter les confusions en électricité.
La réactance X rend compte du déphasage. Si elle est en avance, X est positif et elle est nommée inductance. Si elle est en retard, X est négatif et elle est nommée capacitance.
L’inverse de l’impédance est l’admittance notée Y et elle est exprimée en siemens (S).
Y = 1/Z où Y est aussi un nombre complexe.
Y = C + jS
La partie réelle c’est la conductance. La partie imaginaire S est la susceptance.
Comme énoncé plus haut, l’impédance varie en fonction de la fréquence.
Pour un composant capacitif :
XC = – 1/(2πfC) où f est la fréquence et C la capacitance.
Donc, plus la fréquence augmente et plus la réactance diminue.
Pour un composant inductif :
XL = 2πfL où f est la fréquence et L est l’inductance.
Donc, plus la fréquence augmente et plus la réactance augmente.
Les signaux analogiques dont les fréquences varient vont alors avoir une incidence sur l’impédance des électroniques et des enceintes acoustiques.