Passaggi chiave

● Impara le formule per convertire la capacità in impedenza.

● Acquisisci una maggiore comprensione di come la capacità e l’impedenza interagiscono.

● Scopri di più sull’importanza dell’impedenza nell’analisi dei circuiti CA.

Capacità e la sua relazione con l’impedenza

Il campo dell’elettronica contiene vari parametri che misurano, assistono e influenzano la funzionalità, così come le prestazioni, di ogni dispositivo elettronico. Questi parametri influenzano le decisioni iniziali e finali di progettazione.

Parametri come la capacità e l’impedenza devono rimanere entro i confini accettabili del progetto o anche il progetto più accurato non riuscirà a fornire il risultato funzionale desiderato. Inoltre, ci sono casi in cui la conversione di un parametro nell’equivalente di un altro è un requisito. Una di queste conversioni, come la capacità all’impedenza, è un requisito dell’analisi dettagliata dei circuiti CA.

Condensatori e capacità

Il componente associato alla capacità è, naturalmente, un condensatore, e la capacità di un sistema di immagazzinare una carica elettrica è chiamata capacità. In fisica, è il rapporto tra il cambiamento di una carica elettrica in un sistema e il cambiamento del suo potenziale elettrico. In entrambi i casi, l’unità standard della capacità è il farad.

Questi componenti elettronici passivi immagazzinano energia sotto forma di un campo elettrostatico. Nella sua forma più pura, un condensatore incorpora due piastre conduttive separate da un materiale isolante chiamato dielettrico. La capacità di un condensatore è direttamente proporzionale alla superficie delle sue piastre e inversamente proporzionale alla separazione tra queste piastre. Tuttavia, la capacità netta dipende anche dalla costante dielettrica della sostanza che separa le piastre.

Quando si converte l’impedenza di un condensatore, si usa la formula Z = -jX. Tenete a mente che la reattanza è un parametro più univoco, e definisce quanta resistenza avrà un condensatore a una frequenza specifica. Come detto in precedenza, conoscere l’impedenza è necessario per un’analisi dettagliata del circuito AC.

Induttore e impedenza

Capire l’impedenza in un circuito AC

L’impedenza è la resistenza attiva di un circuito elettrico o di un componente in AC dagli effetti combinati di reattanza e resistenza ohmica. In altre parole, l’impedenza è l’estensione dei principi di resistenza nei circuiti AC. Definiamo anche l’impedenza come qualsiasi ostacolo, o la misura dell’opposizione di una corrente elettrica, al flusso di energia quando si applica la tensione.

La definizione più tecnica è l’opposizione totale offerta da un circuito elettrico al flusso di AC di una singola frequenza. In sintesi, è una combinazione di reattanza e resistenza che misuriamo in ohm, e la rappresentiamo con il simbolo Z.

La reattanza (X) esprime la resistenza di un componente in AC, mentre l’impedenza (Z) indica la resistenza di un componente sia in AC che in DC. La indichiamo come numero complesso attraverso l’uso della seguente formula: Z = R + jX. Idealmente, l’impedenza di un resistore è l’equivalente della sua resistenza. In queste circostanze, la parte reale o effettiva dell’impedenza è la resistenza, e la parte immaginaria è nulla o zero.

Convertire la capacità in impedenza

Ci sono calcolatori di reattanza capacitiva che permettono di determinare l’impedenza di un condensatore, purché si abbia il suo valore di capacità (C) e la frequenza del segnale che lo attraversa (f). Si inserisce la capacità in farad, picofarad, microfarad o nanofarad e la frequenza in unità di GHz, MHz, kHz o Hz. Per esempio, una capacità di 2 farad a una frequenza di 100 hertz darà un’impedenza di 0,0008 ohm.

La seguente è la formula necessaria per calcolare i valori di cui sopra:

Ora abbiamo capito i parametri di un resistore ideale dove la sua impedenza è uguale alla sua resistenza. Tuttavia, l’impedenza di un condensatore perfetto è uguale alla grandezza della sua reattanza, anche se questi due parametri non sono identici. Esprimiamo la reattanza come un numero ordinario in ohm, e l’impedenza del condensatore è la reattanza moltiplicata per -j. Questo è correlato alla seguente formula: Z = -jX. In questo contesto, il termine -j rappresenta lo spostamento di fase di 90 gradi che si verifica tra corrente e tensione in un circuito puramente capacitivo.

Utilizzando l’equazione di conversione

Utilizzando l’equazione di cui sopra (XC = 1/ωC = 1/2πƒC), è possibile ottenere la reattanza di un condensatore, e per convertire questo in impedenza di un condensatore è possibile utilizzare la formula Z = -jX. Ricorda che la reattanza è un valore di parametro più apparente, e discerne quanta resistenza ha un condensatore ad una frequenza specifica.

Si capisce dalle equazioni di cui sopra che la reattanza di un condensatore è inversamente proporzionale sia alla capacità che alla frequenza. Pertanto, una capacità più alta e una frequenza più alta si traducono in una reattanza più bassa. Questa relazione inversa tra frequenza e reattanza facilita l’uso dei condensatori per bloccare le componenti a bassa frequenza di un segnale mentre simultaneamente permette alle componenti ad alta frequenza di passare.

La capacità in un circuito CA è facilmente individuabile, ma è l’impedenza che è un requisito dell’analisi approfondita del circuito CA. Logicamente, questo significa che ottenere una maggiore comprensione dell’importanza di come questi due parametri interagiscono è fondamentale.

Avvolgimento del filo di rame dell’induttore

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