Impedância elétrica

Eletromagnetismo

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Impedância elétrica ou simplesmente impedância (quando, em domínio de circuitos ou sistemas elétricos, e Engenharia Elétrica, não houver possibilidade de confusão com outras possíveis acepções de impedância), em circuitos elétricos, é a relação entre o valor eficaz da diferença de potencial entre dois pontos de circuito em consideração, e o valor eficaz da corrente elétrica resultante no circuito.
De uma maneira mais simples impedância é a carga resistiva total de um circuito CA (Corrente alternada), ou seja quando um determinado componente cria uma resistência e gasta energia em forma de calor, tem se o Efeito Joule, isso chamamos de resistência, e se o componente não gasta energia em forma de calor temos a reatância, então quando estão presentes a resistência e reatância chamamos de impedância.
A impedância não é um fasor, mas é expressa como um número complexo, possuindo uma parte real, equivalente a resistência R, e uma parte imaginária, dada pela reatância X. A impedância também é expressa em ohms, e designada pelo símbolo Z. Indica a oposição total que um circuito oferece ao fluxo de uma corrente elétrica variável no tempo. Matematicamente, exprime-se:

• (1) calculando-se a impedância elétrica (Z) como a relação entre o valor eficaz da diferença de potencial (U) entre os terminais de um determinado circuito elétrico e o valor da corrente resultante (I) num circuito de corrente alternada:

$Z = \frac{U}{I}$

sendo:

1. Z: a impedância elétrica em ohms;
2. U: a tensão elétrica, em volts;
3. I: a corrente elétrica, em ampères.

• (2) exibindo a relação entre impedância, resistência e reatância:

$Z ={\sqrt {R^2 + X^2}}$

sendo:

1. Z: a impedância elétrica em ohms;
2. R: a resistência elétrica em ohms; e
3. X: a reatância elétrica em ohms.

A impedância total de uma associação série de elementos passivos é dada pela fórmula:

$Z ={\sqrt {R^2 + (X_L - X_C)^2}}$

sendo:

$X_L = \omega L \,$ e $X_C = \frac{1}{\omega C}$

onde:

1. ω: frequência angular, em rad/s, e vale ω = 2.π.f.l(f = frequência simples, em hertz);
2. L: Indutância elétrica, em henrys;
3. C: Capacitância elétrica, em farads.

Pode ser definida para uma só frequência (caso dos sistemas elétricos de corrente alternada de uso habitual, em 50 ou em 60 hertz, chamadas de "frequências industriais"), assim como pode ser definida para um espectro de frequências. Neste último caso, costuma-se fazer uso das Séries de Fourier, mediante a Transformação de Fourier.

Um circuito em geral possuirá uma resposta em frequência, no qual a impedância varia de acordo com a frequência. Para um sinal genérico, partindo para uma decomposição em ondas senoidais (como por transformadas de Fourier), a resposta do circuito será a soma das respostas de cada parcela senoidal. Esta hipótese somente é válida para circuitos lineares.

Referências

• EDMINISTER, J. A.. Circuitos Elétricos. Teoria e Problemas Resolvidos. São Paulo (SP, Brasil): McGraw-Hill do Brasil Ltda., 1974.
• HAYT & KEMMERLY. Análise de Circuitos em Engenharia. São Paulo (SP, Brasil): McGraw-Hill do Brasil Ltda., 1990.