交流阻抗原理基於對電學系統或電化學系統施加小幅度的正弦交流擾動信號,並測量系統的回響,以此來分析系統的電學性質。具體來說:
歐姆定律的套用:在直流電場中,電壓與電流的關係遵循歐姆定律 \(U=IR\),其中 \(U\) 是電壓,\(I\) 是電流,\(R\) 是阻抗。然而,在交流電場中,由於信號頻率的變化,不能簡單地使用這個公式。
複數表示法:為了處理頻率變化帶來的問題,交流電的電壓和電流可以用複數表示,其中實部代表振幅大小,虛部代表相位關係。這樣,交流阻抗可以表示為一個複數,包含電阻和電感的實部以及電容的虛部。
測試原理:通過施加一定頻率的正弦信號,測試被測物體對該頻率下的回響情況。測量被測物體內部的回響信號的大小和相位差,就可以計算出該頻率下的阻抗值。
電化學系統的套用:在電化學系統中,交流阻抗法通過控制電流或電勢在小振幅條件下隨時間按正弦規律變化,同時測量相應的系統電勢或電流隨時間的變化,或者直接測量系統的交流阻抗(或導納),進而分析電化學系統的反應機理和計算系統的相關參數。
等效電路模型:對於一個電化學系統,可以通過等效電路模型來描述其阻抗行為。例如,一個電極系統可以等效為一個包含溶液電阻、雙電層電容和電極電阻的電路。通過測量複數阻抗曲線,可以得到系統的內部結構和動力學信息。
綜上所述,交流阻抗原理是通過施加小幅度正弦波擾動信號並測量系統的回響,利用複數表示法分析系統的阻抗特性,從而揭示系統的電學或電化學性質。