O que é Impedância Elétrica?
Na engenharia elétrica, a impedância elétrica é a medida da oposição que um circuito apresenta a uma corrente quando uma tensão é aplicada. A impedância estende o conceito de resistência para circuitos de corrente alternada (CA). A impedância possui magnitude e fase, ao contrário da resistência, que tem apenas magnitude.
Diferentemente da resistência elétrica, a oposição da impedância elétrica à corrente depende da frequência do circuito. A resistência pode ser considerada como impedância com um ângulo de fase de zero.
Em um circuito puramente indutivo, a corrente atrasa 90° (elétricos) em relação à tensão aplicada. Em um circuito puramente capacitivo, a corrente antecipa 90° (elétricos) em relação à tensão aplicada. Em um circuito puramente resistivo, a corrente não atrasa nem antecipa em relação à tensão aplicada. Quando um circuito é alimentado com corrente contínua (CC), não há distinção entre impedância e resistência.
Em um circuito prático onde estão presentes tanto a reatância indutiva quanto a reatância capacitiva junto com a resistência, ou seja, a reatância capacitiva ou indutiva está presente junto com a resistência, haverá um efeito de antecipação ou atraso na corrente do circuito, dependendo do valor da reatância e da resistência do circuito.
No circuito CA, o efeito cumulativo da reatância e da resistência é denominado impedância. A impedância é normalmente denotada pela letra inglesa Z. O valor da impedância é representado como
Onde R é o valor da resistência do circuito e X é o valor da reatância do circuito.
O ângulo entre a tensão aplicada e a corrente é
A reatância indutiva é considerada positiva e a reatância capacitiva é considerada negativa.
A impedância pode ser representada em forma complexa. Isso é
A parte real da impedância complexa é a resistência e a parte imaginária é a reatância do circuito.
Vamos aplicar uma tensão senoidal Vsinωt em um indutor puro de indutância L Henry.
A expressão da corrente através do indutor é
A partir da expressão da onda da corrente através do indutor, é claro que a corrente atrasa a tensão aplicada por 90° (elétricos).
Agora, vamos aplicar a mesma tensão senoidal Vsinωt em um capacitor puro de capacitância C farad.
A expressão da corrente através do capacitor é
A partir da expressão da onda da corrente através do capacitor, é claro que a corrente antecipa a tensão aplicada por 90° (elétricos).
Agora, vamos conectar a mesma fonte de tensão em uma resistência pura de valor R ohm.
Aqui, a expressão da corrente através da resistência seria
A partir dessa expressão, pode-se concluir que a corrente tem a mesma fase que a tensão aplicada.
Impedância de um Circuito RL em Série
Vamos derivar a expressão da impedância de um circuito RL em série. Aqui, uma resistência de valor R e uma indutância de valor L estão conectadas em série. O valor da reatância do indutor é ωL. Portanto, a expressão da impedância em forma complexa é
O valor numérico ou módulo da reatância é
Impedância de um Circuito RC em Série
Vamos conectar uma resistência de valor R ohm em série com um capacitor de capacitância C farad. A reatância do capacitor é 1 / ωC. A resistência R e a reatância do capacitor estão em série, a expressão da impedância pode ser escrita como
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