Corriente alternada. Impedancia en circuitos eléctricos

 

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CORRIENTE ALTERNADA

Impedancia de un circuito serie

La oposición a la circulación de corriente en un circuito serie de CA que contiene resistencia, inductancia y capacidad, se llama impedancia (Z). Impedancia es el vector suma de la reactancia neta y de la resistencia total en el circuito. Dado que la corriente en una ínductancia atrasa al voltaje aplicado en 90°, mientras que la corriente en una capacidad está adelantada respecto del voltaje aplicado en 90°, las reactancias inductiva y capacitiva están 180° fuera de fase. La reactancia neta es el vector suma de la reactancia inductiva (XL) y de la reactancia capacitiva (XC) , y es numéricamente igual a la diferencia aritmética entre XL, y XC:

Si la reactancia inductiva es numéricamente mayor que la capacitiva, la reactancia neta es positiva (+) y la corriente estará atrasada respecto al voltaje aplicado, como en una inductancia (ver Fig. 3-6 A). Si la reactancia capacitiva es numéricamente mayor que la inductiva, la reactancia neta es negativa (-) , y la corriente adelanta al voltaje aplicado como en la capacidad.

Dado que la corriente en una resistencia está en fase con el voltaje aplicado, mientras que en una reactancia, adelanta o atrasa al voltaje aplicado (dependiendo de que el signo sea + o -) , las componentes resistivas y reactivas no se pueden sumar directamente para obtener la impedancia, sino que deben ser sumadas vectorialmente. Si la resistencia total (R) y la reactancia neta ( X =XL - XC) representan dos lados de un triángulo rectángulo, el vector suma de R y X -o sea la impedancia Z- es simplemente la hipotenusa del triángulo, como se muestra en Fig. 3-6 (B).

Fig. 3-6. Reactancia neta (A) e impedancia (B) en circuito serie de CA.

Dado que de acuerdo con el conocido teorema de Pitágoras, la hipotenusa es igual a la suma de los cuadrados de los dos catetos , la magnitud de la impedancia está dada por:

El ángulo formado por los vectores de la impedancia (Z) y la resistencia (R), se llama ángulo de fase (Θ) y está dado por

Como puede demostrarse, Θ es el ángulo que atrasa o adelanta a la corriente respecto del voltaje aplicado en el circuito serie de CA.

Resolución del circuito serie de CA

Una forma modificada de la ley de Ohm. permite resolver el circuito serie de corriente alterna en forma similar al de corriente contínua . Si se establece que el valor del voltaje aplicado es el efectivo (rms), entonces, la magnitud de la corriente efectiva (I) es simplemente el voltaje aplicado (E) dividido por la magnitud de la impedancia (Z) o

Similarmente, la magnitud de la impedancia.

Y la caída de voltaje sobre una impedancia (Z) es

El ángulo de fase Θ por el cual la corriente adelanta o atrasa al voltaje aplicado, es igual al ángulo ( Θ) entre la resistencia y la impedancia en el triángulo de impedancias (Fig. 3-6 B) y está dado más arriba.

Como una prueba del cálculo, el vector suma de las caídas de voltaje sobre lá resistencia (ER), inductancia (EL) y capacidad (EC), debe ser igual al voltaje aplicado E, en el circuito serie. Si las caídas de voltaje resistivas y reactivas, representan los lados de un triángulo rectángulo, entonces el voltaje aplicado

Además, dado que las caídas de voltaje son proporcionales a la resistencia y a la reactancia respectivamente, el ángulo de fase entre la corriente y el voltaje,

 

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