Impedenza: differenze tra le versioni

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{{fisicanota disambigua}}

L<nowiki>'</nowiki>'''impedenza''', in regime di [[corrente alternata]], è il [[numero complesso]] che esprime il rapporto tra il numero complesso che rappresenta la [[differenza di potenziale|tensione]] e quello che rappresenta la [[corrente elettrica|corrente]]. Comunemente è indicata con ''Z''.

L{{'}}'''impedenza''', in [[elettrotecnica]] e [[elettrologia]], è una [[grandezza fisica]] che rappresenta la [[Resistenza elettrica|resistenza]] di opposizione al passaggio della [[corrente alternata|corrente elettrica alternata]] o corrente variabile, in un circuito. Comunemente l'impedenza è indicata con <math>Z</math> e la sua [[unità di misura]] è l'[[ohm]] (Ω), proprio come per la resistenza elettrica in un circuito a [[corrente continua]], tuttavia l'impedenza varia in base alla [[frequenza]].

È, si potrebbe dire, la ''[[resistenza elettrica|resistenza]]'' in continua. Essa tiene conto dei fenomeni di consumo di [[energia elettrica]] e dei fenomeni di accumulo di [[campo elettromagnetico|energia elettromagnetica]]. La [[numero reale|parte reale]] del numero complesso rappresenta il fenomeno dissipativo e corrisponde alla resistenza, ''R'', nella schematizzazione con elementi in serie; la [[numero immaginario|parte immaginaria]], detta [[reattanza]], ''X'', è associata ai fenomeni energetici di accumulo. La resistenza è un [[numero]] sempre positivo, la reattanza può essere positivo o negativo: nel primo caso prevale l'accumulo di energia magnetica ('''impedenza induttiva''') , nel secondo quello di energia elettrostatica ('''impedenza capacitiva'''). Riassumendo si ha, indicando con ''U'' ed ''I'' i numeri complessi che rappresentano tensione e corrente:

È esprimibile come [[numero complesso]], ed è data dal rapporto tra i [[Fasore|fasori]] di [[Tensione elettrica|tensione]] e [[Intensità di corrente|intensità]] della corrente. Se i fasori sono definiti su bipoli diversi (o su porte diverse di un n-porta) viene solitamente chiamata '''transimpedenza'''.

:<math>\vec{U}/\vec{I}=Z=R+j X</math>

== Definizione ==

:<math>X>0 \rightarrow</math> impedenza INDUTTIVA

{{Doppia immagine verticale|right|Source & Load .png|Source & box load.png|200||Le impedenze in un circuito si possono indicare sia come "scatole" rettangolari, sia come serpentine (in modo analogo ai [[resistore|resistori]]).}}

Il concetto di impedenza generalizza la [[legge di Ohm]] estendendola ai [[circuito elettrico|circuiti]] funzionanti in [[regime sinusoidale]] (comunemente detta [[corrente alternata]]): in regime di [[corrente continua]] rappresenta infatti la [[resistenza elettrica]].

:<math>X<0\rightarrow</math> impedenza CAPACITIVA

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

:<math>Z=\sqrt{R^2+X^2}</math> è il modulo dell'impedenza e corrisponde al rapporto dei valori efficaci di tensione e corrente;

Indicando con '''V''' e '''I''' i [[numero complesso|numeri complessi]] che rappresentano i [[fasore|fasori]] di tensione e corrente, l'impedenza è esprimibile come:

:<math>\theta =\arctan \left(\frac{X}{R}\right)</math> il suo argomento ed è l'[[angolo]] formato dai [[vettore (matematica)|vettori]] rappresentativi della tensione e della corrente.

:<math>\frac{\bar{V}}{\bar{I}}= \bar{Z}=R+jX</math>

L'inverso dell'impedenza (1/Z) è definito '''ammettenza'''.

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

[[Categoria:Fisica|Impedenza]]

:<math>|\bar{Z}|=Z=\sqrt{R^2+X^2}</math>

Il suo argomento è:

:<math>\theta =\arctan \left(\frac{X}{R}\right)</math>

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

:<math>\bar{Z} = Ze^{j\theta} </math>

<!--In notazione di Steinmetz, molto più compatta, l'impedenza è:<math>Z〈θ</math>-->

Il reciproco dell'impedenza è detto [[ammettenza]]:

:<math>\bar{Y} = \frac{1}{\bar Z}</math>.

Esistono circuiti non passivi in grado di cambiare segno sia alla parte reale sia alla parte immaginaria di una qualsiasi impedenza passiva. Questi componenti (che possono essere schematizzati come [[doppio bipolo|doppi bipoli]]) sono comunemente detti NIC (da ''[[negative impedance converter]]'').

== Impedenza per componente ==

=== Impedenza di un resistore ===

L'impedenza di un [[resistore]] non dipende dalla frequenza e il fasore ha parte immaginaria nulla. Si può direttamente esprimere il valore della sua resistenza senza alcuna variazione.<ref name=chitarin>{{Cita libro|titolo=Elettrotecnica|volume=1: Principi|autore=Giuseppe Chitarin|autore2=Francesco Gnesotto|autore3=Massimo Guarnieri|autore4=Alvise Maschio|autore5=Andrea Stella|editore=Esculapio|anno=2017|p=187|isbn=978-88-9385-050-6}}</ref>

<math>\bar Z_R = R + j0</math>

=== Impedenza di un condensatore ===

L'impedenza di un [[Condensatore (elettrotecnica)|condensatore]] è puramente immaginaria e inversamente proporzionale al valore della frequenza.<ref name=chitarin />

<math>\bar Z_C = 0 - j \frac{1}{\omega C} </math>

=== Impedenza di un induttore ===

L'impedenza di un [[induttore]] è puramente immaginaria e direttamente proporzionale al valore della frequenza.<ref name=chitarin />

<math>\bar Z_L = 0 + j \omega L</math>

=== Formula generale dell'impedenza ===

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

<math>\bar Z = R + j \omega L -j \frac{1}{\omega C} </math>

e quindi:

<math>\bar Z = R + j (\omega L - \frac{1}{\omega C}) </math>

== Impedenza in serie e parallelo ==

[[File:Impedances in series.svg|thumb|upright=0.7|Impedenze in serie]]

Se poniamo N impedenze in serie abbiamo:

:<math>\bar{Z}_s = \sum_{i=1}^{N} \bar{Z}_i</math>

In parallelo:

[[File:Impedances in parallel.svg|thumb|upright|Impedenze in parallelo]]

:<math>\frac{1}{\bar{Z}_p} = \sum_{i=1}^{N} \frac{1}{\bar{Z}_i}</math>

== Impedenza caratteristica del vuoto ==

L'impedenza caratteristica del vuoto, <math> Z_0 </math> è una costante universale definita come:

::<math> Z_0=\sqrt{{\mu_0 \over \varepsilon_0}}</math>

dove

* <math> \mu_0 </math> è la [[permeabilità magnetica]] del vuoto

* <math> \varepsilon_0 </math> è la [[Costante dielettrica del vuoto|permittività elettrica del vuoto]]

Nelle unità del [[Sistema Internazionale]] si ha: <math>Z_0= 376{,}730313461\, \Omega</math>

La propagazione di un'[[onda elettromagnetica]] nel vuoto avviene con impedenza pari a questa costante.

== Note ==

<references />

== Voci correlate ==

* [[Analizzatore di impedenza]]

* [[Ammettenza]]

* [[Bioimpedenziometria]]

* [[Conduttanza]]

* [[Filtro attivo]]

* [[Resistenza elettrica]]

* [[Reattanza]]

* [[Risonanza elettrica]]

* [[Suscettanza]]

== Altri progetti ==

{{interprogetto|wikt|b=Elettronica pratica/Impedenza|preposizione=sull'}}

== Collegamenti esterni ==

* {{Collegamenti esterni}}

* [http://www.sandroronca.it/elettrotecnica/correntealternata/alternata01.html Circuiti RLC serie]: Bipoli RLC serie. Reattanza, impedenza, risonanza di tensione

* [http://www.sandroronca.it/elettrotecnica/correntealternata/alternata02.html Circuiti RLC parallelo]: Bipoli RLC parallelo. Ammettenza, risonanza di corrente

* [http://www.electroyou.it/vis_resource.php?section=ArtCorso&id=11 Impedenze e Circuiti] - ElectroYou.it

{{Controllo di autorità}}

{{portale|energia|fisica|elettrotecnica}}

[[Categoria:Conduzione elettrica]]

[[Categoria:Teoria dei circuiti]]

[[Categoria:Grandezze elettriche]]