Impedenza

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L'impedenza è una grandezza fisica vettoriale che rappresenta la forza di opposizione di un bipolo al passaggio di una corrente elettrica alternata. È esprimibile come numero complesso ed è data dal rapporto tra il fasore della tensione e il fasore della corrente. Se i fasori sono definiti su bipoli diversi (o su porte diverse di un n-porta) viene solitamente chiamata transimpedenza. Comunemente è indicata con Z e la sua unità di misura è l'ohm. Il termine fu coniato da Oliver Heaviside nel luglio del 1886.

[modifica] Definizione

Il concetto di impedenza generalizza la legge di Ohm estendendola ai circuiti funzionanti in regime sinusolidale (comunemente detto corrente alternata): in regime di corrente continua rappresenta infatti la resistenza elettrica.

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

Essa tiene conto dei fenomeni di consumo di energia elettrica e dei fenomeni di accumulo di energia elettromagnetica. L'impedenza è descritta matematicamente da un numero complesso, la cui parte reale rappresenta il fenomeno dissipativo e corrisponde alla resistenza, R, nella schematizzazione con elementi in serie; la parte immaginaria, detta reattanza, X, è associata ai fenomeni energetici di accumulo.

Indicando con V ed I i numeri complessi che rappresentano i fasori di tensione e corrente, l'impedenza è esprimibile come:

$\frac {\mathbf{V}} {\mathbf{I}}= \mathbf Z = R + j X$

Il modulo dell'impedenza corrisponde al rapporto dei valori efficaci di tensione e corrente:

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

Il suo argomento è l'angolo formato dai vettori rappresentativi della tensione e della corrente:

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

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

$\mathbf {Z} = |\mathbf Z| e^{i\theta} \,$

L'inverso dell'impedenza è detta ammettenza:

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

Per un bipolo passivo la resistenza è un numero sempre positivo, la reattanza può essere positiva o negativa: nel primo caso prevale l'accumulo di energia magnetica (impedenza induttiva), nel secondo quello di energia elettrostatica (impedenza capacitiva). 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 come doppio bipolo) sono comunemente detti NIC da negative impedance converter.

Riassumendo si ha: