Conozca la impedancia eléctrica y su aplicación

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El término impedancia se usa comúnmente si alguien conecta un altavoz ( amplificador ) a un sistema de audio normalmente es un número de ohmios, impreso regularmente junto a muchas entradas o en una toma de salida. Aunque la propiedad de la impedancia se comprende menos, la palabra impedancia se utiliza en muchas disciplinas de la ingeniería para referirse a ella como un oponente al trabajo realizado. De todos modos, este artículo se refiere particularmente a la impedancia eléctrica, que describe un efecto combinado de resistencia (R), reactancia inductiva (XL) y reactancia capacitiva (XC) en un circuito de CA, ya sea que se produzca en un solo componente o en todo un circuito.

¿Qué es la impedancia eléctrica?

La impedancia eléctrica (también conocida como 'impedancia' en forma abreviada) es una adición de la definición de resistencia a una corriente alterna (CA). Esto significa que la impedancia incluye tanto la resistencia (oposición de la corriente eléctrica que causa calor) como la reactancia (una medida de dicha corriente de oposición alterna); en detalle, la oposición adyacente a las corrientes eléctricas. En el corriente continua (CC), la impedancia eléctrica es la misma que la resistencia, excepto que no se cumple en los circuitos de CA.




Impedancia eléctrica

Impedancia eléctrica

La impedancia también puede ser diferente de la resistencia cuando un circuito de CC cambia el flujo de una forma u otra, similar a la apertura y cierre de un interruptor eléctrico , como se observa en las computadoras cuando abren y cierran interruptores para representar unos y ceros (lenguaje binario). Lo opuesto a la impedancia es la admitancia, que es la medida de la tolerancia de la corriente. La figura de la izquierda es un plano de impedancia complejo, en el que la impedancia se representa con una Z, la resistencia se representa como R y la reactancia se representa con X.



Tomografía de impedancia eléctrica (EIT)

El principio fundamental de la tomografía de impedancia eléctrica (EIT) es similar a la tomografía de resistencia eléctrica (ERT), de modo que se toman y combinan varias mediciones en la periferia de un recipiente o tubo de proceso para proporcionar información sobre las propiedades eléctricas del volumen de proceso.

Tomografía de impedancia eléctrica

Tomografía de impedancia eléctrica

La tomografía de impedancia eléctrica (EIT) es un método de obtención de imágenes médicas no invasivo en el que una cifra de la conductividad o permitividad de una parte del cuerpo es incidental de las mediciones del electrodo de superficie. La conductividad eléctrica depende del contenido de iones libres y difiere significativamente entre diferentes tejidos biológicos (TIE absoluta) o estados prácticos diferentes de uno y otros tejidos u órganos similares (TIE relativa o funcional). La mayoría de los sistemas de EIT aplican pequeñas corrientes irregulares a una sola frecuencia; sin embargo, algunos sistemas de EIT utilizan varias frecuencias para discriminar mejor entre el tejido anormal habitual y sospechoso dentro del mismo órgano (EIT multifrecuencia o espectroscopia de impedancia eléctrica).

Impedancia compleja

Una resistencia con un valor de R tiene una impedancia de R ohmios, un número real. Un inductor ideal tiene una impedancia compleja de


Z = j2πfL

Donde 'f' es la frecuencia en Hertz y L es la inductancia en Henries. Es imaginario porque un inductor ideal simplemente puede almacenar y liberar energía eléctrica. No puede disiparlo en forma de calor como una resistencia. De manera similar, un capacitor ideal tiene una impedancia compleja de

Z = -j / 2πfc

Donde 'C' es la capacitancia en faradios.

Uso de impedancia compleja

El comportamiento de la impedancia de un circuito de CA con varios componentes se vuelve rápidamente inmanejable si se utilizan senos y cosenos para presentar los voltajes y la corriente. Una construcción matemática que facilita el uso complejo de funciones exponenciales complejas. Las partes necesarias de la estrategia son las siguientes

Relación matemática subyacente a la técnica

ejωt = cosωt + sinωt

La parte real de una función exponencial compleja se puede utilizar para representar un voltaje o corriente CA.

V = Vm COSωt

Yo = Soy COS (ωt-φ)

La impedancia se puede expresar como una exponencial compleja.

Z = Vm / Im e-jØ = R + jX

La impedancia de los elementos individuales del circuito se puede expresar como números reales o imaginarios puros.

R –j / ωc jωL

Impedancia compleja para RL y RC

El uso de impedancia compleja es una técnica importante para manejar circuitos de CA de componentes múltiples. Si se usa un plano complejo con resistencia a lo largo del eje real, entonces la reactancia de un capacitor y un inductor se tratan como números imaginarios. Para combinaciones en serie de los componentes, como combinaciones RL y RC, los valores de los componentes se suman como si fueran componentes de un vector. Ahora se muestra la forma cartesiana de la impedancia compleja. También se pueden escribir en forma polar. Impedancias en circuitos combinados como el Circuito paralelo RLC .

Impedancia compleja para RL y RC

Impedancia compleja para RL y RC

Resistencia y reactancia

La resistencia es fundamentalmente fricción contra el movimiento de los electrones. Está allí en todos los conductores hasta cierto punto (¡excepto en los superconductores!), Y más notablemente en las resistencias. Cuando la corriente alterna atraviesa una resistencia, se forma una caída de voltaje que está en fase con la corriente. La resistencia está simbolizada matemáticamente por la letra 'R' y se mide en la unidad de ohmios (Ω).

Circuito de resistencia y reactancia

Circuito de resistencia y reactancia

La reactancia es esencialmente inactiva contra el movimiento de los electrones. Está presente en cualquier lugar donde se desarrollen campos eléctricos o magnéticos en proporción a un voltaje o corriente aplicados, correspondientemente pero más notablemente en capacitores e inductores. Cuando la corriente alterna pasa por una reactancia pura, se produce una caída de tensión, que está desfasada 90o con la corriente. La reactancia está simbolizada matemáticamente por la letra 'X' y se mide en la unidad de ohmios (Ω).

Aplicaciones de impedancia

Tanto la impedancia como la resistencia tienen aplicaciones tanto si lo consideras como si no, ambas existen en tu propia casa. La electricidad de su casa está controlada por un panel que tiene fusibles. Cuando atraviesa una sobretensión eléctrica, los fusibles están ahí para interrumpir el suministro eléctrico y minimizar la lesión. Sus fusibles son similares a resistencias de muy alta capacidad que son capaces de soportar el golpe. Sin ellos, el sistema eléctrico de tu casa se estropearía y tendrías que recuperarlo desde cero

Este problema se puede solucionar gracias a la impedancia y la resistencia. Otra situación en la que la impedancia tiene importancia es en los condensadores. En los condensadores, la impedancia se utiliza para gestionar el flujo de electricidad en una placa de circuito. Sin los capacitores que controlan el flujo eléctrico adaptable, sus dispositivos electrónicos que usan corrientes alternas se freirán o se volverán locos. Dado que la corriente alterna suministra electricidad a un pulso fluctuante, es necesario que haya una puerta que retenga toda la electricidad y la deje pasar sin problemas para que el circuito eléctrico no está sobrecargado ni subcargado.

En este artículo, analizamos la teoría de circuitos eléctricos y los conceptos de EIT (tomografía de impedancia eléctrica) y sus principios de funcionamiento, impedancia compleja, uso de impedancia compleja, impedancia compleja para conceptos de circuitos RL y RC y reactancia y resistencia. Finalmente aplicaciones de impedancia eléctrica. Además, para cualquier consulta sobre este concepto o proyectos eléctricos y electrónicos , dé sus valiosas sugerencias comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para ti, ¿Cuáles son las aplicaciones de una impedancia eléctrica? ?

Créditos fotográficos:

  • Impedancia eléctrica bhs4
  • Tomografía de impedancia eléctrica wikimedia
  • Impedancia compleja para RL y RC phy-astr
  • Resistencia y reactancia sa.edu