Impedância
A impedância é a resistência (ou oposição) de um circuito à corrente alternada e sua unidade de medida é o "ohm". Para calculá-la, deve-se conhecer o valor de todos os resistores e a impedância de todos indutores e capacitores do circuito.
A impedância é representada pela letra Z e é medida em Ohms (Ω). É possível medir esse valor em qualquer circuito elétrico ou componente, e o resultado indicará qual a resistência que ele oferece ao fluxo de elétrons (corrente elétrica). Existem dois efeitos diferentes que reduzem a passagem de corrente, e ambos contribuem para a impedância.
Resistor em corrente alternada
A resistência é um conceito fundamental no estudo da eletricidade, frequentemente encontrada na Lei de Ohm: V = I * R.
Essa equação permite o cálculo de qualquer uma de suas variáveis, caso as outras duas sejam conhecidas.
Para calcular resistência (R), por exemplo, escreva a fórmula como R = V / I, onde R é a resistência, medida em Ohms (Ω).
Além disso, é possível medir a resistência de um componente facilmente com auxílio de um multímetro. V é a tensão, medida em Volts (V).
Ela também é conhecida como "diferença de potencial". I é a corrente, medida em Ampères (A). R é a resistência, medida em Ohms (Ω).
O comportamento de um resistor em corrente alternada é o mesmo que em corrente contínua, ele funciona como um elemento dissipador, que converte energia elétrica em calor. Seu funcionamento é independente da direção da corrente elétrica e da frequência. Assim, dizemos que a impedância à corrente alternada (CA) de uma resistência é a mesma que a resistência à corrente contínua (DC). Isso pressupõe, no entanto, que, no caso de CA, os valores eficazes (rms) ou valores efetivos de corrente e tensão estão sendo usados.
Observe na figura 01 que a corrente e tensão estão sincronizadas quando representadas no gráfico de tensão e corrente por tempo e sobrepostas no diagrama de fase. O valor eficaz da tensão e corrente é calculado dividindo o valor de pico (Vm) por raiz quadrada de 2.
Reatância
A reatância existe somente em circuitos AC (corrente alternada) e, assim como a resistência, sua unidade de medida é o Ohm (Ω). Existem dois tipos de reatância, provenientes de componentes eletrônicos diferentes:
Capacitor em corrente alternada
Reatância capacitiva é similar à fórmula da reatância indutiva, exceto pelo fato de que a reatância capacitiva é inversamente proporcional à frequência.
A impedância é a resistência (ou oposição) de um circuito à corrente alternada e sua unidade de medida é o "ohm". Para calculá-la, deve-se conhecer o valor de todos os resistores e a impedância de todos indutores e capacitores do circuito.
A impedância é representada pela letra Z e é medida em Ohms (Ω). É possível medir esse valor em qualquer circuito elétrico ou componente, e o resultado indicará qual a resistência que ele oferece ao fluxo de elétrons (corrente elétrica). Existem dois efeitos diferentes que reduzem a passagem de corrente, e ambos contribuem para a impedância.
- A resistência (R) é a redução da passagem de corrente devido ao material e formato do componente. Esse valor é maior em resistores, mas todos componentes têm uma resistência mínima.
- A reatância (X) é a redução da passagem de corrente causada por campos elétricos e magnéticos que se opõem às mudanças da corrente elétrica ou tensão. Esses valores são mais significantes em capacitores e indutores.
Resistor em corrente alternada
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| Figura 01 - Resistor em corrente alternada. |
Essa equação permite o cálculo de qualquer uma de suas variáveis, caso as outras duas sejam conhecidas.
Para calcular resistência (R), por exemplo, escreva a fórmula como R = V / I, onde R é a resistência, medida em Ohms (Ω).
Além disso, é possível medir a resistência de um componente facilmente com auxílio de um multímetro. V é a tensão, medida em Volts (V).
Ela também é conhecida como "diferença de potencial". I é a corrente, medida em Ampères (A). R é a resistência, medida em Ohms (Ω).
O comportamento de um resistor em corrente alternada é o mesmo que em corrente contínua, ele funciona como um elemento dissipador, que converte energia elétrica em calor. Seu funcionamento é independente da direção da corrente elétrica e da frequência. Assim, dizemos que a impedância à corrente alternada (CA) de uma resistência é a mesma que a resistência à corrente contínua (DC). Isso pressupõe, no entanto, que, no caso de CA, os valores eficazes (rms) ou valores efetivos de corrente e tensão estão sendo usados.
Observe na figura 01 que a corrente e tensão estão sincronizadas quando representadas no gráfico de tensão e corrente por tempo e sobrepostas no diagrama de fase. O valor eficaz da tensão e corrente é calculado dividindo o valor de pico (Vm) por raiz quadrada de 2.
Reatância
A reatância existe somente em circuitos AC (corrente alternada) e, assim como a resistência, sua unidade de medida é o Ohm (Ω). Existem dois tipos de reatância, provenientes de componentes eletrônicos diferentes:
- A reatância capacitiva XC é produzida por capacitores, que são componentes capazes de armazenar cargas elétricas. Conforme o fluxo de corrente em um circuito AC muda de direção, o capacitor carrega e descarrega energia repetidamente. Quanto mais tempo ele tem para carregar, maior é a oposição à corrente. Por causa disso, quanto mais rápida a mudança de fase, menor a reatância capacitiva.
- A reatância indutiva XL é produzida por indutores, também conhecidos como bobinas ou reatores. Esses componentes criam um campo magnético que se opõem às mudanças de fase em um circuito AC. Quanto mais rápida a mudança, maior a reatância indutiva.
Capacitor em corrente alternada
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| Figura 02 - Capacitor em corrente alternada. |
Portanto, reatância capacitiva XC = 1 / 2πƒC, onde C é a capacitância do capacitor, medida em Farads (F). É possível medir a capacitância usando um multímetro e cálculos simples.
Se você estiver familiarizado com o "círculo unitário", imagine uma corrente AC representada dessa forma, na qual uma rotação completa de 2π radianos corresponde a 1 ciclo. Ao multiplicá-lo por ƒ, medido em Hertz (unidades por segundo), o resultado será em radianos por segundo. Este é o valor da velocidade angular do circuito, representada pela letra ômega minúscula (ω). Alguns autores escrevem a fórmula da reatância capacitiva como XC = 1/ωC.
Uma das aplicações de capacitor em corrente alternada é para auxiliar a partida de motores monofásicos, ele é responsável para gerar um corrente elétrica em fase diferente da disponível na rede de distribuição elétrica.
O comportamento de um capacitor em corrente alternada (CA) varia sua impedância inversamente proporcional á frequência. A tensão através de um capacitor é atrasada 90 graus em relação à corrente, pois a corrente elétrica estará carregando o capacitor e a tensão é proporcional à carga gerada entre as placas do capacitor.
Observe na figura 02 que a tensão é representada deslocada 90 graus á frente da corrente no diagrama de fase.
Indutor em corrente alternada
A reatância indutiva em um circuito aumenta de acordo com a taxa de mudança de direção da corrente, também conhecida como a frequência do circuito. A frequência é representada pelo símbolo ƒ e sua unidade de medida é o Hertz (Hz).
Se você estiver familiarizado com o "círculo unitário", imagine uma corrente AC representada dessa forma, na qual uma rotação completa de 2π radianos corresponde a 1 ciclo. Ao multiplicá-lo por ƒ, medido em Hertz (unidades por segundo), o resultado será em radianos por segundo. Este é o valor da velocidade angular do circuito, representada pela letra ômega minúscula (ω). Alguns autores escrevem a fórmula da reatância capacitiva como XC = 1/ωC.
Uma das aplicações de capacitor em corrente alternada é para auxiliar a partida de motores monofásicos, ele é responsável para gerar um corrente elétrica em fase diferente da disponível na rede de distribuição elétrica.
O comportamento de um capacitor em corrente alternada (CA) varia sua impedância inversamente proporcional á frequência. A tensão através de um capacitor é atrasada 90 graus em relação à corrente, pois a corrente elétrica estará carregando o capacitor e a tensão é proporcional à carga gerada entre as placas do capacitor.
Observe na figura 02 que a tensão é representada deslocada 90 graus á frente da corrente no diagrama de fase.
Indutor em corrente alternada
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| Figura 03 - Indutor em corrente alternada. |
A fórmula completa para o cálculo da reatância indutiva é XL = 2πƒL, onde L é a indutância, medida em Henries (H).
A indutância L depende das características do indutor, como o número de espiras da bobina. Além disso, também é possível medi-la diretamente.
Se você estiver familiarizado com o "círculo unitário", imagine uma corrente AC representada dessa forma, na qual uma rotação completa de 2π radianos corresponde a 1 ciclo. Ao multiplicá-lo por ƒ, medido em Hertz (unidades por segundo), o resultado será em radianos por segundo. Este é o valor da velocidade angular do circuito, representada pela letra ômega minúscula (ω). Alguns autores escrevem a fórmula da reatância indutiva como XL=ωL.
O comportamento de um indutor em corrente alternada (CA) varia sua impedância diretamente proporcional á frequência. A tensão através de um indutor está à frente da corrente, pois o comportamento do indutor segue a lei de Lenz, resistindo ao acúmulo da corrente e atrasando essa voltagem imposta para que a corrente atinja seu valor máximo .
Observe na figura 03 que a tensão é representada deslocada 90 graus atrás da corrente no diagrama de fase.
No link a seguir há exercícios de circuitos RC, RL e RLC série, onde temos que realizar os cálculos de reatância capacitiva, indutiva e impedância para definir as tensões e correntes no circuito: 19_06_02 Circuito RLC em série.
© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2019
A indutância L depende das características do indutor, como o número de espiras da bobina. Além disso, também é possível medi-la diretamente.
Se você estiver familiarizado com o "círculo unitário", imagine uma corrente AC representada dessa forma, na qual uma rotação completa de 2π radianos corresponde a 1 ciclo. Ao multiplicá-lo por ƒ, medido em Hertz (unidades por segundo), o resultado será em radianos por segundo. Este é o valor da velocidade angular do circuito, representada pela letra ômega minúscula (ω). Alguns autores escrevem a fórmula da reatância indutiva como XL=ωL.
O comportamento de um indutor em corrente alternada (CA) varia sua impedância diretamente proporcional á frequência. A tensão através de um indutor está à frente da corrente, pois o comportamento do indutor segue a lei de Lenz, resistindo ao acúmulo da corrente e atrasando essa voltagem imposta para que a corrente atinja seu valor máximo .
Observe na figura 03 que a tensão é representada deslocada 90 graus atrás da corrente no diagrama de fase.
No link a seguir há exercícios de circuitos RC, RL e RLC série, onde temos que realizar os cálculos de reatância capacitiva, indutiva e impedância para definir as tensões e correntes no circuito: 19_06_02 Circuito RLC em série.
© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2019
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