Impedenza elettrica: cos'è?
Cos'è l'impedenza elettrica?
Nell'ingegneria elettrica, l'impedenza elettrica è la misura dell'opposizione che un circuito presenta a una corrente quando una tensione viene applicata. L'impedenza estende il concetto di resistenza ai circuiti a corrente alternata (CA). L'impedenza possiede sia magnitudine che fase, a differenza della resistenza, che ha solo magnitudine.
A differenza della resistenza elettrica, l'opposizione dell'impedenza elettrica alla corrente dipende dalla frequenza del circuito. La resistenza può essere considerata come un'impedenza con un angolo di fase pari a zero.
In un circuito puramente induttivo, la corrente si ritarda di 90° (elettrici) rispetto alla tensione applicata. In un circuito puramente capacitivo, la corrente precede di 90° (elettrici) rispetto alla tensione applicata. In un circuito puramente resistivo, la corrente non si ritarda né precede rispetto alla tensione applicata. Quando un circuito è alimentato con corrente continua (CC), non c'è distinzione tra impedenza e resistenza.
In un circuito pratico in cui sono presenti sia reattanza induttiva che reattanza capacitiva insieme alla resistenza o se presente solo la reattanza capacitiva o induttiva insieme alla resistenza, ci sarà un effetto di ritardo o anticipo sulla corrente del circuito a seconda del valore di reattanza e resistenza del circuito.
Nel circuito CA, l'effetto cumulativo di reattanza e resistenza è chiamato impedenza. L'impedenza è normalmente denotata dalla lettera inglese Z. Il valore dell'impedenza è rappresentato come
Dove R è il valore della resistenza del circuito e X è il valore della reattanza del circuito.
L'angolo tra la tensione applicata e la corrente è
La reattanza induttiva è considerata positiva e la reattanza capacitiva è considerata negativa.
L'impedenza può essere rappresentata in forma complessa. Questo è
La parte reale di un'impedenza complessa è la resistenza e la parte immaginaria è la reattanza del circuito.
Applichiamo una tensione sinusoidale Vsinωt su un puro induttore di induttanza L Henry.
L'espressione della corrente attraverso l'induttore è
Dall'espressione della forma d'onda della corrente attraverso l'induttore è chiaro che la corrente si ritarda di 90° (elettrici) rispetto alla tensione applicata.
Ora applichiamo la stessa tensione sinusoidale Vsinωt su un puro condensatore di capacità C farad.
L'espressione della corrente attraverso il condensatore è
Dall'espressione della forma d'onda della corrente attraverso il condensatore è chiaro che la corrente precede la tensione applicata di 90° (elettrici).
Ora collegheremo la stessa sorgente di tensione a una pura resistenza di valore R ohm.
Qui l'espressione della corrente attraverso la resistenza sarebbe
Da tale espressione, si può concludere che la corrente ha la stessa fase della tensione applicata.
Impedenza di un circuito RL in serie
Deriviamo l'espressione dell'impedenza di un circuito RL in serie. Qui una resistenza di valore R e un'induttanza di valore L sono collegate in serie. Il valore della reattanza dell'induttore è ωL. Pertanto, l'espressione dell'impedenza in forma complessa è
Il valore numerico o modulo della reattanza è
Impedenza di un circuito RC in serie
Colleghiamo una resistenza di valore R ohm in serie con un condensatore di
