Impedenza

L'impedenza,inelettrotecnicaeelettrologia,è unagrandezza fisicache rappresenta laresistenzadi opposizione al passaggio dellacorrente elettrica alternatao corrente variabile, in un circuito. Comunemente l'impedenza è indicata con$Z$e la suaunità di misuraè l'ohm(Ω), proprio come per la resistenza elettrica in un circuito acorrente continua,tuttavia l'impedenza è la resistenza in base allafrequenza.

È esprimibile comenumero complesso,ed è data dal rapporto tra ifasoriditensioneeintensitàdella corrente. Se i fasori sono definiti su bipoli diversi (o su porte diverse di un n-porta) viene solitamente chiamatatransimpedenza.

Definizione

Le impedenze in un circuito si possono indicare sia come "scatole" rettangolari, sia come serpentine (in modo analogo airesistori).

Il concetto di impedenza generalizza lalegge di Ohmestendendola aicircuitifunzionanti inregime sinusoidale(comunemente dettacorrente alternata): in regime dicorrente continuarappresenta infatti laresistenza elettrica.

Essa tiene conto dei fenomeni di consumo dienergia elettricae dei fenomeni di accumulo dienergia elettromagnetica.L'impedenza è descritta matematicamente da un numero complesso, la cuiparte realerappresenta il fenomeno dissipativo e corrisponde allaresistenza elettrica,R,nella schematizzazione con elementi in serie; laparte immaginaria,dettareattanza,X,è associata ai fenomeni energetici di accumulo.

Indicando conVeIinumeri complessiche rappresentano ifasoridi tensione e corrente, l'impedenza è esprimibile come:

${\frac {\bar {V}}{\bar {I}}}={\bar {Z}}=R+jX$

dove conjsi è indicata l'unità immaginaria.Il modulo dell'impedenza corrisponde alla radice quadrata della somma del quadrato della resistenza e del quadrato della reattanza:

$|{\bar {Z}}|=Z={\sqrt {R^{2}+X^{2}}}$

Il suo argomento è:

$\theta =\arctan \left({\frac {X}{R}}\right)$

In notazione polare, o esponenziale, l'impedenza si rappresenta come:

${\bar {Z}}=Ze^{j\theta }$

Il reciproco dell'impedenza è dettoammettenza:

${\bar {Y}}={\frac {1}{\bar {Z}}}$.

Esistono circuiti, ovviamente non passivi, in grado di cambiare segno sia alla parte reale che alla parte immaginaria di una qualsiasi impedenza passiva. Questi componenti (che possono essere schematizzati comedoppi bipoli) sono comunemente detti NIC (danegative impedance converter).

Impedenza per componente

Impedenza di un resistore

L'impedenza di unresistorenon dipende dalla frequenza e il fasore ha parte immaginaria nulla. Si può direttamente esprimere il valore della sua resistenza senza alcuna variazione.

${\bar {Z}}_{R}=R+j0$

Impedenza di un condensatore

L'impedenza di uncondensatoreè puramente immaginaria e inversamente proporzionale al valore della frequenza.

${\bar {Z}}_{C}=0-j{\frac {1}{\omega C}}$

Impedenza di un induttore

L'impedenza di uninduttoreè puramente immaginaria e direttamente proporzionale al valore della frequenza.

${\bar {Z}}_{L}=0+j\omega L$

Formula generale dell'impedenza

L'impedenza che comprende tutte le parti, sia reali che immaginarie, vale:

${\bar {Z}}=R+j\omega L-j{\frac {1}{\omega C}}$

e quindi:

${\bar {Z}}=R+j(\omega L-{\frac {1}{\omega C}})$

Impedenza in serie e parallelo

Impedenze in serie

Se poniamo N impedenze in serie abbiamo:

${\bar {Z}}_{s}=\sum _{i=1}^{N}{\bar {Z}}_{i}$

In parallelo:

Impedenze in parallelo

${\frac {1}{{\bar {Z}}_{p}}}=\sum _{i=1}^{N}{\frac {1}{{\bar {Z}}_{i}}}$

Impedenza caratteristica del vuoto

L'impedenza caratteristica del vuoto,$Z_{0}$è una costante universale definita come:

$Z_{0}={\sqrt {\mu _{0} \over \varepsilon _{0}}}$

dove

• $\mu _{0}$è lapermeabilità magneticadel vuoto
• $\varepsilon _{0}$è lapermittività elettrica del vuoto

Nelle unità delSistema Internazionalesi ha:$Z_{0}=376{,}730313461\,\Omega$

La propagazione di un'onda elettromagneticanel vuoto avviene con impedenza pari a questa costante.

Voci correlate

• Analizzatore di impedenza
• Ammettenza
• Bioimpedenziometria
• Conduttanza
• Filtro attivo
• Resistenza elettrica
• Reattanza
• Risonanza elettrica
• Suscettanza

Altri progetti

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Collegamenti esterni

• impedenza,suTreccani.it – Enciclopedie on line,Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• (EN)electrical impedance,suEnciclopedia Britannica,Encyclopædia Britannica, Inc.
• Circuiti RLC serie:Bipoli RLC serie. Reattanza, impedenza, risonanza di tensione
• Circuiti RLC parallelo:Bipoli RLC parallelo. Ammettenza, risonanza di corrente
• Impedenze e Circuiti- ElectroYou.it