Impedancia eléctrica: Qué é?

Que é a impedancia eléctrica?

Na enxeñaría eléctrica, a impedancia eléctrica é a medida da oposición que un circuito presenta a un corrente cando se aplica unha tensión. A impedancia estende o concepto de resistencia aos circuitos de corrente alternativa (CA). A impedancia posúe tanto magnitude como fase, a diferencia da resistencia, que só ten magnitude.

A diferenza da resistencia eléctrica, a oposición da impedancia eléctrica á corrente depende da frecuencia do circuito. A resistencia pode considerarse como impedancia con un ángulo de fase de cero.

Nun circuito puramente inductivo, a corrente retarda 90° (eléctricos) respecto á tensión aplicada. Nun circuito puramente capacitivo, a corrente adianta 90° (eléctricos) respecto á tensión aplicada. Noutro circuito puramente resistivo, a corrente non retarda nin adianta respecto á tensión aplicada. Cando un circuito está alimentado con corrente directa (CD), non hai distinción entre impedancia e resistencia.

Num circuito práctico onde se presenta tanto a reactancia inductiva como a capacitiva xunto coa resistencia ou calquera das reactancias capacitiva ou inductiva xunto coa resistencia, haverá un efecto de avance ou retardo na corrente do circuito dependendo do valor da reactancia e resistencia do circuito.

No circuito de CA, o efecto acumulativo da reactancia e da resistencia denomínase impedancia. A impedancia normalmente denótase pola letra inglesa Z. O valor da impedancia representa como

Onde R é o valor da resistencia do circuito e X é o valor da reactancia do circuito.
O ángulo entre a tensión aplicada e a corrente é

A reactancia inductiva considera-se positiva e a capacitiva, negativa.

A impedancia pode representarse en forma complexa. Isto é

A parte real dunha impedancia complexa é a resistencia e a parte imaxinaria é a reactancia do circuito.

Aplicemos unha tensión sinusoidal Vsinωt a través dun inductor puro de inductancia L Henry.

A expresión da corrente a través do inductor é

Desta expresión da onda da corrente a través do inductor, resulta claro que a corrente retarda a tensión aplicada en 90° (eléctricos).

Agora, apliquemos a mesma tensión sinusoidal Vsinωt a través dun capacitor puro de capacitancia C farad.

A expresión da corrente a través do capacitor é

Desta expresión da onda da corrente a través do capacitor, resulta claro que a corrente adianta a tensión aplicada en 90° (eléctricos).

Agora, conectaremos a mesma fonte de tensión a través dunha resistencia pura de valor R ohm.

Aqui, a expresión da corrente a través da resistencia sería

Desta expresión, pódese concluir que a corrente ten a mesma fase que a tensión aplicada.

Impedancia dun circuito RL en serie

Derivemos a expresión da impedancia dun circuito RL en serie. Aquí, a resistencia de valor R e a inductancia de valor L están conectadas en serie. O valor da reactancia do inductor é ωL. Polo tanto, a expresión da impedancia en forma complexa é

O valor numérico ou módulo da reactancia é

Impedancia dun circuito RC en serie

Conectemos unha resistencia de valor R ohm en serie con un capacitor de capacitancia C farad. A reactancia do capacitor é 1 / ωC. A resistencia R e a reactancia do capacitor están en serie, polo que a expresión da impedancia pódese escribir como