Impedenza

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In elettrotecnica l'impedenza è una grandezza fisica vettoriale che rappresenta la forza di opposizione di un bipolo al passaggio di una corrente elettrica alternata, o, più in generale, di una corrente variabile. È esprimibile come numero complesso, ed è data dal rapporto tra il fasore della tensione e il fasore della corrente,[1] quindi l'impedenza non è un fasore. 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.

Definizione[modifica | modifica wikitesto]

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

Source and load boxes.png 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 elettrica, R, nella schematizzazione con elementi in serie; la parte immaginaria, detta reattanza, X, è associata ai fenomeni energetici di accumulo.

Indicando con V e 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

dove con j si è indicata l'unità immaginaria. 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:

\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}.

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 doppi bipoli) sono comunemente detti NIC (da negative impedance converter).

Impedenza in serie e parallelo[modifica | modifica wikitesto]

Impedenze in serie

Se poniamo N impedenze in serie abbiamo:

\mathbf{Z}_s = \sum_{i=1}^{N} \mathbf{Z}_i

In parallelo:

Impedenze in parallelo
\frac{1}{\mathbf{Z}_p} = \sum_{i=1}^{N} \frac{1}{\mathbf{Z}_i}

Impedenza caratteristica del vuoto[modifica | modifica wikitesto]

L'impedenza caratteristica del vuoto,  Z_\circ è una costante universale definita come:

 Z_\circ=\sqrt{{\mu_\circ \over \varepsilon_\circ}}

dove

Nelle unità del Sistema Internazionale si ha:

 Z_\circ= 376{,}730313461\, \Omega

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

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) IUPAC Gold Book, "impedance"

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