Impedància

De Viquipèdia

La impedància és una mesura de la manera i el grau en que un circuit resisteix el flux de el corrent elèctric si s'hi aplica un determinat voltatge. El seu símbol és Z, i és mesurat en ohms.

Vegeu: reactància, inductància, i impedància nominal.

Si el voltatge aplicat és constant, ls condensadors són aïllants i els inductors actuen com els conductors; la impedància és deguda només a les resistències soles i és un nombre real igual a la resistència del component R.

Si el voltatge aplicat canvia amb el temps (com en un circuit de corrent altern), llavors el component pot afectar tant a la fase com a l'amplitud del corrent, degut als inductors i condensadors del circuit. En aquest cas, la impedància és un nombre complex (això és una manera convenient de descriure l'amplitud i la diferent fase juntament en un sol nombre). Esta composada de la resistència R, i la reactància X_L i la reactància del condensador X_C d'acord amb la fòrmula

Z = R + j(X_L - X_C)

on j és la unitat imaginària, l'arrel quadrada de -1. La reactància inductiva i la reactància capacitat poden ser agrupades juntes com una sola quantitat anomenada reactància, X = X_L - X_C, d'aquesta manera tenim

Z = R + jX.

Notau que la reactància depèn de la freqüència f del voltatge aplicat.

Si el voltatge aplicat canvia periòdicament amb una freqüència fixa f, segons una corba sinusoïdal, és representada com la part real de una funció de la forma

u(t) = ue^2πjft

on u és un nombre complex que representa la fase i l'amplitud (vegeu la formula d'Euler). Si el corrent es representa de forma anàloga com el valor real de una funció i(t), llavors la relació entre corrent i voltatge ve dada per

Z = u(t) / i(t),

una equació molt similar la Llei d'Ohm.

Si el voltatge no és una corba sinusoïdal de freqüència fixa, llavors primer s'ha de dur a terme un anàlisi de Fourier per trobar els components del senyal en diferents freqüències. Cada un és llavors representat per la part real de una funció complexa com l'esmentada i dividida per la impedància a la freqüència respectiva. Afegint als camps component del corrent resultant una funció i(t), de la que la part real és el corrent.

La noció de impedància pot ser útil quan el voltatge/corrent és constant normalment (com en molts de circuits de corrent continu), per tal d'estudiar el que pot passar en el instant en que el voltatge constant es connecta, o desconnecta: generalment, els inductors causen que el canvi en el corrent sia gradual, mentre els condensadors poden causar grans puntes en el corrent.

Si la estructura interna de un component es coneix, la seva impedància es pot calcular usant les mateixes lleis que s'usen per les resistències: la impedància total dels subcomponents connectada en sèrie és la suma de la impedància dels subcomponents; el recíproc del total de la impedància dels subcomponents connectats en paral·lel és la suma dels recíprocs de les impedàncies dels subcomponents. Aquestes regles simples son el motiu principal per usar el formalisme dels nombres complexos.

Sovint és abastament per conèixer la magnitud de la impedància:

Això és igual a la proporció entre el voltage RMS (V_RMS) i el corrent RMS (I_RMS):

El mot impedància es sovint usar per esmentar aquesta magnitud; sigui com sigui és important fer això per calcular-la, és calcula com s'ha esmentat i després es pren el resultat. No hi ha regles simples per calcular |Z| directament.

Quan ajuntam components per portar senyals electromagnètics, és important tenir en compte la impedància; el contrari pot donar per resultat la pèrdua del senyal.