1. Rezistenţa (R), reactanţa ( X) şi impedanţa (Z) - recapitulare

Acasă » Curent alternativ » 05 - Reactanţa şi impedanţa RLC

Înainte de a începe să explorăm efectele rezistorilor, bobinelor şi a condensatoarelor conectate împreună în acelaşi circuit de curent alternativ, să recapitulăm mai întâi câteva noţiuni de bază.

Rezistenţa (R)

Rezistenţa este de fapt frecarea întâmpinată de electroni, atunci când aceştia se află în mişcare. Toate materialele conductoare posedă o anumită rezistenţă (excepţie făcând materialele supraconductoare), în special rezistorii. Atunci când curentul alternativ întâmpină o rezistenţă, căderea de tensiune şi curentul prin aceasta sunt în fază. Simbolul matematic pentru rezistenţă este „R”, iar unitatea de măsură este Ohm-ul (Ω).

Reactanţa (X)

Reactanţa este de fapt inerţia întâmpinată de electroni, atunci când aceştia se află în mişcare. Este prezentă peste tot unde există câmpuri electrice sau magnetice datorită tensiunii sau curentului aplicat, dar în special în condensatoare şi bobine. Atunci când curentul alternativ întâmpină o reactanţă, căderea de tensiune şi curentul prin aceasta sunt defazate cu 90⁰. Simbolul matematic pentru reactanţă este „X”, iar unitatea de măsură este Ohm-ul (Ω).

Impedanţa (Z)

Impedanţa este o expresie completă a tuturor formelor de opoziţie întâmpinate de electroni, atunci când aceştia se află în mişcare, şi include efectele rezistenţei cât şi a reactanţei. Este prezentă în toate circuitele şi în toate componentele. Atunci când curentul alternativ întâmpină o impedanţă, căderea de tensiune şi curentul prin aceasta sunt defazate cu un unghi între 0⁰ şi 90⁰. Simbolul matematic al impedanţei este „Z”, iar unitatea de măsură este Ohm-ul (Ω), sub formă complexă.

Componente ideale

Rezistorii perfecţi posedă doar rezistenţă, nu şi reactanţă. Bobinele şi condensatoarele perfecte posedă doar reactanţă, nu şi rezistenţă. Toate componentele posedă impedanţă, şi, datorită acestei proprietăţi universale a componentelor, este normal să exprimăm (traducem) valorile tuturor componentelor (rezistenţă, inductanţă şi capacitate) sub un termen comun, cel al impedanţei, ca prim pas în analiza oricărui circuit de curent alternativ:

Unghiul de fază al impedanţei

Unghiul de fază al impedanţei pentru fiecare component este diferenţa de fază dintre căderea de tensiune la bornele dispozitivului şi curentul prin acesta.

Rezistor

În cazul unui rezistor perfect, căderea de tensiune şi curentul sunt tot timpul în fază, prin urmare, unghiul de fază al impedanţei rezistorului (impedanţa rezistivă) este 0⁰.

Bobină

Pentru o bobină perfectă, căderea de tensiune este tot timpul defazată înaintea curentului cu 90⁰, prin urmare, unghiul de fază al impedanţei bobinei (impedanţa inductivă) este +90⁰.

Condensator

Pentru un condensator perfect, căderea de tensiune este tot timpul defazată în urma curentului cu 90^o, prin urmare, unghiul de fază al impedanţei condensatorului (impedanţa capacitivă) este -90⁰.

Legile lui Ohm şi Kirchhoff în curent alternativ

Impedanţele în curent alternativ se comportă analog rezistenţelor în curent continuu: se adună când sunt conectate în serie şi se micşorează în paralel. Legea lui Ohm pentru circuitele de curent alternativ, bazată pe impedanţă, nu pe rezistenţă, arată conform figurii alăturate.

Legile lui Kirchhoff, precum şi toate metodele de analiză a reţelelor şi toate teoremele valabile pentru curent continuu sunt valabile şi în curent alternativ, atâta timp când valorile sunt exprimate sub formă complexă şi nu scalară. Cu toate că această echivalenţă poate fi greu de aplicat aritmetic, conceptual, ea este simplă şi elegantă. Singura diferenţă reală între circuitele de curent continuu şi alternativ este cea legată de calcularea puterii. Deoarece reactanţa nu disipă putere precum o face rezistenţă, conceptul de putere în circuitele de curent alternativ este radical diferit faţă de cele de curent continuu.