Abstract The use of time-varying electric fields is a master tool in electrochemistry. Last decades witnessed overwhelming advances on the available equipments dedicated to the various techniques able to the measure the electric current in samples subject to prescribed electric fields. This progress promoted large gains in accuracy and applicability of the various electrochemical techniques and methods. In this context, impedance spectroscopy has demonstrated to be a choice for determining dynamical properties of an increasingly large class of materials and devices, which explain its widespread use. Despite the advances in instrumentation, the foundations of the measurement theory for this technique seem to demand for a revision and proper formulation in order that reliable analysis of collected data be consistently performed and correctly related to sample properties. This work intends to collaborate in this direction. We present a rigorous formulation on the physical formalism of the impedance spectroscopy, its relation to the measurement setup configuration and the connection to the causality principle. Finally we concludes our work rigorously proofing that measuring the electric current in a sample subject to a pure harmonic (cosine) excitation accurately provides the spectral response of the linear response regime – the sample's admittance. In particular, we show that use of the Kramers-Kronig relations must be revisited.

中文翻译：

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阻抗谱中因果测量的物理学

摘要 时变电场的使用是电化学中的主要工具。过去几十年见证了专用于各种技术的可用设备的巨大进步，这些技术能够测量受规定电场影响的样品中的电流。这一进展极大地促进了各种电化学技术和方法的准确性和适用性。在这种情况下，阻抗谱已被证明是确定越来越多的材料和设备类别的动态特性的一种选择，这解释了它的广泛使用。尽管在仪器方面取得了进步，这种技术的测量理论的基础似乎需要修订和适当的公式化，以便对收集到的数据进行一致的可靠分析，并与样品特性正确相关。这项工作打算在这个方向上进行合作。我们对阻抗谱的物理形式、它与测量设置配置的关系以及与因果关系原理的联系提出了严格的公式。最后，我们总结了我们的工作，严格证明测量受纯谐波（余弦）激发的样品中的电流准确地提供了线性响应范围的光谱响应 - 样品的导纳。特别是，我们表明必须重新审视 Kramers-Kronig 关系的使用。这项工作打算在这个方向上进行合作。我们对阻抗谱的物理形式、它与测量设置配置的关系以及与因果关系原理的联系提出了严格的公式。最后，我们总结了我们的工作，严格证明测量受纯谐波（余弦）激发的样品中的电流准确地提供了线性响应范围的光谱响应 - 样品的导纳。特别是，我们表明必须重新审视 Kramers-Kronig 关系的使用。这项工作打算在这个方向上进行合作。我们对阻抗谱的物理形式、它与测量设置配置的关系以及与因果关系原理的联系提出了严格的公式。最后，我们总结了我们的工作，严格证明测量受纯谐波（余弦）激发的样品中的电流准确地提供了线性响应范围的光谱响应 - 样品的导纳。特别是，我们表明必须重新审视 Kramers-Kronig 关系的使用。最后，我们总结了我们的工作，严格证明测量受纯谐波（余弦）激发的样品中的电流准确地提供了线性响应范围的光谱响应 - 样品的导纳。特别是，我们表明必须重新审视 Kramers-Kronig 关系的使用。最后，我们总结了我们的工作，严格证明测量受纯谐波（余弦）激发的样品中的电流准确地提供了线性响应范围的光谱响应 - 样品的导纳。特别是，我们表明必须重新审视 Kramers-Kronig 关系的使用。